叶绿体基因转移以及转运肽编码序列产生机制的初步研究

摘要

叶绿体是植物吸收、转换光能的重要细胞器，起源于早期具有光合能力的原核生物与原始真核生物的内共生事件。基因从叶绿体到细胞核的水平转移伴随其整个进化过程。高等植物叶绿体仅含约130个基因，而其祖先光合细菌含3000多个基因；基因组比较发现拟南芥4500个核基因为光合细菌起源。甚至目前叶绿体基因依然以很高的频率向核基因组转移。对该过程目前的认识是：叶绿体基因某一拷贝先插入核基因组，之后通过重组交换等方式转移到合适的启动子后获得表达，同时通过染色体重排、基因重组、碱基突变等方式进化出转运肽编码序列，从而保证该蛋白能够在转运肽牵引下回到叶绿体。然而该解释无法说明短时间内叶绿体同一基因在不同植物中独立平行地向细胞核的多次转移。我们认为叶绿体基因水平转移的过程可能存在另外一种方式：首先基因在叶绿体内通过中性突变或者其它方式进化出转运肽编码序列，再插入核基因组中一合适启动子之后获得表达，之后蛋白在转运肽的导引下回到叶绿体行使其功能。 我们运用生物信息学手段，综合分析、预测筛选叶绿体基因组中编码蛋白的基因，以预测的可能具有转运肽编码序列的叶绿体基因和MinD基因为研究对象，运用G即融合蛋白荧光定位等方法。，neo42的叶绿体定位证明寻找到了在叶绿体中进化产生编码转运肽的DNA序列的证据；该假设的成立为转运肽编码序列产生机制提供了一个有益的补充，同时丰富了叶绿体在内共生过程中基因从叶绿体到细胞核的水平转移的研究，具有重要的创新意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词一览表

第一章引言

1.1叶绿体的内共生起源

1.2叶绿体及其基因组的特点

1.3细胞器基因组缩减和基因到核的转移(Transfer)

1.3.1基因到核的转移

1.3.2编码蛋白如何回到原初细胞器行使功能

1.3.3转运肽编码序列的产生机制

1.4学位论文的立题依据和意义

第二章实验材料和方法

2.1实验材料

2.1.1植物材料

2.1.2菌株

2.1.3质粒

2.1.4引物、测序

2.1.5实验仪器

2.1.6生物软件

2.2实验试剂

2.2.1常用的分子生物学试剂

2.2.2常用培养基

2.3实验方法

2.3.1质体转运肽可能编码序列的获得

2.3.2.融合双元表达载体的构建

2.3.3.蛋白初步定位观察-GFP瞬时表达

第三部分结果与分析

3.1.质体转运肽可能编码序列的获得

3.1.1.通过序列比对选定某MinD基因

3.2.融合双元表达载体的构建

3.2.1.基因合成

3.2.2.定位载体的构建

3.3.蛋白初步定位观察-GFP瞬时表达

3.3.1.农杆菌介导的烟草叶片瞬时表达

3.3.2 PEG法转化拟南芥原生质体瞬时表达

第四章讨论与展望

4.1讨论

4.2已完成的工作

4.3下一步将开展的工作

参考文献

附录

致谢