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拟南芥中两个叶绿体定位的蛋白FtsHL3和FtsHL5在胚胎发生中的功能研究

作　者: 苏延萍
导　师: 沈颂东
学　校: 苏州大学
专　业: 细胞生物学
关键词: FtsHL 胚胎发育 叶绿体合成 类囊体膜形成 拟南芥
分类号: Q944.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


叶绿体发育对胚胎发生和植株生长起着至关重要的作用。近年来,为了阐明叶绿体发育的分子机制研究者们做了大量的工作,然而关于在胚胎发生时期叶绿体发育调控及其功能的研究还很少,叶绿体早期发育与胚胎发育之间的关系也没有得到明确的阐述。在拟南芥胚胎发育过程中叶绿体最早是在心形胚期间开始积累,有报道表明FtsH(Filamentation temperature-sensitive H)蛋白对叶绿体的生物发生以及类囊体的发育是非常重要的。拟南芥基因组中存在五个与FtsH相似的基因,命名为FtsHL,它们编码的蛋白同FtsH不同,在C末端没有Zn离子结合区域。迄今为止,在植物中尚没有关于FtsHL基因功能的报道。本研究中,我们分离到了两个拟南芥FtsHL基因(FtsHL3和FtsHL5)的T-DNA插入突变体,分别命名为ftshl3和ftshl5。两个突变体的胚胎发育都出现严重缺陷,滞留在球形胚到心形胚转变的阶段,从而导致胚胎败育。透射电镜分析发现,在突变体胚胎中没有发育正常的叶绿体,类囊体不能形成。用FtsHL3和FtsHL5的抗体做免疫杂交及亚细胞定位,发现FtsHL3和FtsHL5蛋白定位在叶绿体的类囊体膜上。酵母双杂交实验发现,FtsHL3和FtsHL5在酵母细胞中能够相互作用,说明这两种蛋白可能通过形成蛋白复合体来控制叶绿体类囊体的形成。这些结果表明,拟南芥FtsHL3和FtsHL5在胚胎发生过程中参与了叶绿体生物合成,基因突变导致叶绿体早期发育阻断进而造成胚发育缺陷,说明FtsHL蛋白在拟南芥胚胎发育和叶绿体早期发育过程中发挥重要作用,也证明质体或叶绿体的发育分化对胚胎发育具有重要影响。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 前言  9-22
  1.1 胚胎发生  9-12
    1.1.1 原胚  9-10
    1.1.2 胚的发育和分化  10-12
  1.2 叶绿体的发育  12-15
    1.2.1 叶绿体的起源  12-13
    1.2.2 叶绿体的结构和功能  13-15
  1.3 胚胎发育和质体发育的关系  15-20
  1.4 研究背景和意义  20-22
第2章 材料与方法  22-47
  2.1 实验材料  22-23
    2.1.1 实验样品  22
    2.1.2 菌种  22
    2.1.3 载体  22
    2.1.4 工具酶和修饰酶  22
    2.1.5 分子量标准  22
    2.1.6 测序及引物合成  22
    2.1.7 试剂盒  22-23
    2.1.8 化学试剂  23
    2.1.9 序列分析软件  23
  2.2 实验方法  23-47
    2.2.1 拟南芥的栽培  23-24
    2.2.2 简易法提取拟南芥基因组DNA  24-25
    2.2.3 扩增T-DNA侧翼序列  25-26
    2.2.4 拟南芥突变体的鉴定  26-27
    2.2.5 拟南芥转化(FloralDipping法)  27
    2.2.6 转基因植株的筛选和鉴定  27-28
    2.2.7 半定量RT-PCR  28-29
    2.2.8 胚发育观察  29
    2.2.9 透射电镜制备  29-30
    2.2.10 酵母表达载体构建  30-35
    2.2.11 酵母热激感受态细胞的制备及转化  35-37
    2.2.12 GFP载体的构建及原生质体转化  37-39
    2.2.13 拟南芥总蛋白提取  39-40
    2.2.14 拟南芥类囊体膜的提取  40-41
    2.2.15 凝胶的制备及蛋白电泳  41-43
    2.2.16 Western blot  43-45
    2.2.17 胚珠培养(InVitroCulture)  45-47
第3章 结果与分析  47-63
  3.1 ftshl5突变体的分离和鉴定  47-50
  3.2 拟南芥中FtsHL基因家族及它们的表达模式  50-53
  3.3 ftshl3突变体的分离鉴定  53-54
  3.4 ftshl3和ftshl5突变体胚胎发育滞留在球形期到心形期转变的阶段  54-56
  3.5 FtsHLs 蛋白受到破坏后影响了质体的分裂和类囊体膜的形成  56-57
  3.6 FtsHL3和FtsHL5蛋白亚细胞定位  57-59
  3.7 酵母细胞中FtsHL3和FtsHL5蛋白的互作  59-61
  3.8 胚珠培养能挽救胚胎发育但不能恢复叶绿体的生物合成  61-63
第4章 讨论  63-66
  4.1 FtsHL3和FtsHL5基因编码与FtsH非常相似的一类蛋白  63-64
   4.2 FtsHL蛋白在胚胎发育过程中参与了叶绿体的生物合成  64
  4.3 FtsHL基因编码的蛋白与FtsH蛋白功能是不同的  64-65
  4.4 有待探讨的问题  65-66
参考文献  66-72
攻读硕士期间发表论文  72-73
致谢  73-74

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物形态学 > 植物胚胎学（植物发生学）
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