《葉綠體分裂基因CPD19的鑑定和功能研究》是依託北京林業大學，由高宏波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：葉綠體分裂基因CPD19的鑑定和功能研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：高宏波
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
葉綠體是由藍細菌進化而來的內共生體，是植物細胞特有的細胞器。已知的葉綠體分裂位點定位系統的組分有和細菌中功能相似的MinD和MinE，有源自細菌但功能已改變的ARC3和CDP1(PARC6),有植物中特有的MCD1，但缺少了細菌中的MinC。這說明該系統同細菌的細胞分裂位點定位系統有所不同，且其還可能有一些其它組分尚未被發現。cpd19是我們新篩選到的一個葉綠體分裂突變體，其細胞內葉綠體大小不一，說明該突變體中葉綠體分裂位點的定位系統可能有缺陷。我們已將cpd19定位於一個約480kb的區間，其中無已知的葉綠體分裂基因。因此，CPD19可能是葉綠體分裂位點定位系統的一個新的組分。本項目將克隆和鑑定CPD19基因，分析其突變對葉綠體分裂位點定位的影響，研究它與其它葉綠體分裂蛋白之間的關係以及它在葉綠體分裂過程中的作用，從而在分子水平上增進人們對葉綠體分裂位點定位的機理的認識。
結題摘要
葉綠體是光合作用的主要場所，是植物細胞特有的細胞器，它起源於內共生的藍細菌。葉綠體的分裂類似於細菌的細胞分裂，都屬於雙元分裂。葉綠體的分裂蛋白複合體的組分一部分源自細菌的分裂蛋白，一部分是在植物的進化過程中產生的。目前，還有一些葉綠體分裂蛋白還沒有被鑑定出來，關於葉綠體分裂裝置的工作機理也還不太清楚。我們通過EMS誘變和突變體篩選，得到了一個新的葉綠體分裂基因—CPD19。通過圖位克隆法鑑定出了該基因，發現cpd19突變導致其mRNA剪下紊亂，不能產生正常的mRNA。我們還得到了一些cpd19的等位突變體，這有利於該基因的進一步確認和其它分析研究。 我們構建了CPD19與YFP螢光標籤的融合基因並在植物中表達，通過螢光顯微鏡觀察，發現CPD19具有葉綠體信號肽，且定位於葉綠體內膜上。利用透射電子顯微鏡對cpd19突變體和野生型植物的葉綠體超微結構進行觀察和對比分析，發現cpd19突變體中除了葉綠體體積較大、數目較少外，還有類囊體基粒的大小變化較大、排列不整齊等特點。我們通過FtsZ1-YFP來研究CPD19的突變對FtsZ環的影響。由於FtsZ1水平的變化會影響葉綠體的分裂，我們先用FtsZ1-YFP基因來互補ftsZ1突變體，然後選出一個YFP信號較好且葉綠體表型正常的株系，並將cpd19突變背景導入。我們發現cpd19突變體中的FtsZ環定位較不規則。這可能是造成cpd19突變體中葉綠體大小不一的原因。另外，我們還在通過免疫螢光染色來進一步分析CPD19基因突變對FtsZ環的影響。我們還通過類似的辦法，將cpd19突變背景導入GFP-ARC5互補的arc5突變體中。GFP-ARC5的信號較好且較為穩定。我們發現cpd19突變體中的ARC5環定位較為不規則，在一些表型較為嚴重的葉綠體上ARC5環斷裂甚至脫落。因此，CPD19的突變也影響ARC5環的形成和定位，從而影響葉綠體的分裂。我們還通過酵母雙雜交實驗發現了一個與CPD19相互作用的葉綠體分裂蛋白。這兩個蛋白可能通過相互作用來共同調控葉綠體的分裂。
