本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種擬南芥苗期致死基因SL1的應(yīng)用，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)發(fā)現(xiàn)擬南芥SL1基因的純合突變體的葉綠體無法發(fā)育成型，無法進(jìn)行正常的光合作用，植物自養(yǎng)受到極大抑制，在土壤中無法生存；在含有糖的培養(yǎng)基上可以勉強(qiáng)存活，其葉片呈白色，且生長發(fā)育極為緩慢。將SL1基因轉(zhuǎn)入sl1突變體中使其表達(dá)SL1蛋白，則突變體葉色得到恢復(fù)，植株的生長狀態(tài)也與野生型一致，能進(jìn)行正常的光合自養(yǎng)，且這些狀態(tài)與SL1蛋白表達(dá)量呈線性正相關(guān)。這些結(jié)果表明，SL1基因是植物光合作用以及葉綠體發(fā)育所必須的。因此，本發(fā)明專利技術(shù)為提高植物光能利用率以達(dá)到高產(chǎn)的目的提供了一種新的途徑，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于生物
，涉及一種擬南芥苗期致死基因SL1的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
葉綠體光合作用是地球生命吸收并轉(zhuǎn)化太陽能為生物能的最主要手段。因此，增強(qiáng)對葉綠體光合作用的認(rèn)識，通過遺傳工程的方法來提高光合效率，是當(dāng)前植物生物學(xué)研究的熱點之一。研究植物光合作用機(jī)制，對于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略發(fā)展具有重要的意義。光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)，光合作用產(chǎn)物——氧氣和碳水化合物是地球生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，葉綠體是最重要的光合反應(yīng)細(xì)胞器。葉綠體在結(jié)構(gòu)上由內(nèi)向外可分為：葉綠體雙層膜、基質(zhì)、類囊體膜和類囊體腔。高等植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)的類囊體膜上進(jìn)行的，類囊體膜上具有將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能所需要的細(xì)胞色素b6f復(fù)合體、光合系統(tǒng)Ⅰ（PSⅠ）、光合系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）、ATP合成酶復(fù)合體，以及各種電子載體等。這些蛋白復(fù)合體都是由多種亞基、多種成分組成，并在類囊體膜上動態(tài)變化，可逆的進(jìn)行組裝從而發(fā)揮其相應(yīng)的功能。這一動態(tài)變化的過程對于植物進(jìn)行有效的光合作用至關(guān)重要。光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩部分。光反應(yīng)吸收光能，分解水分子，釋放氧氣，生成ATP和NADPH；暗反應(yīng)則利用ATP和NADPH將CO2固定轉(zhuǎn)化成碳水化合物。類囊體是光反應(yīng)進(jìn)行的場所，包括原初反應(yīng)及電子傳遞鏈。由于ATP合酶的催化基團(tuán)伸向基質(zhì)，因此暗反應(yīng)碳同化過程是在基質(zhì)中完成的。在高等植物中，除了線粒體之外，葉綠體也是一種半自主性的細(xì)胞器。它的發(fā)育，不僅需要其自身的基因外，還需要核基因的控制。PEP（質(zhì)體編碼的聚合酶）與調(diào)節(jié)葉綠體基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān)（HajdukiewiczPTJ,AllisonLA,MaligaP.ThetwoRNApolymerasesencodedbythenuclearandtheplastidcompartmentstranscribedistinctgroupsofgenesintobaccoplastids.[J].EmboJournal,1997,16(16):4041-8.;HedtkeB,B?rnerT,WeiheA.Mitochondrialandchloroplastphage-typeRNApolymerasesinArabidopsis[J].Science,1997,277(5327):809-811.）。PEP有四個核心亞基，即α、β、β’、β’’，這些亞基由質(zhì)體基因rpoA、rpoB、rpoC1和rpoC2分別編碼。葉綠體基因組的轉(zhuǎn)錄本表達(dá)受PEP及NEP（核基因編碼的聚合酶）分別調(diào)控或者共同調(diào)控。因而從這方面來說，葉綠體基因可被分為三類，即I類（PEP調(diào)控）、II類（PEP和NEP共同調(diào)控）、III類（NEP調(diào)控）。基因的轉(zhuǎn)錄是一個非常復(fù)雜的過程。除了轉(zhuǎn)錄與延伸外，還涵蓋兩個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄調(diào)控事件。一種是轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控：位于上游的轉(zhuǎn)錄起始位點，一些特定的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到DNA的順式作用元件上調(diào)控起始；另一種是轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)控：由終止子和被稱為轉(zhuǎn)錄終止因子的蛋白質(zhì)進(jìn)行調(diào)控。在多細(xì)胞動物中，線粒體轉(zhuǎn)錄終止因子（mTERF）蛋白家族是一類線粒體基因轉(zhuǎn)錄的重要調(diào)控因子，實驗證明影響線粒體轉(zhuǎn)錄起始和終止。mTERF家族由核基因編碼，參與調(diào)控線粒體基因轉(zhuǎn)錄。它與線粒體DNA的特異位點結(jié)合，從而導(dǎo)致線粒體基因轉(zhuǎn)錄停止。Kruse等分離純化出了mTERF蛋白（KruseB,NarasimhanN,AttardiG.Terminationoftranscriptioninhumanmitochondria:identificationandpurificationofaDNAbindingproteinfactorthatpromotestermination[J].Cell,1989,58(2):391-397.），這種蛋白以單體的形式作用于tRNA上，結(jié)合于線粒體DNA的特異結(jié)合位點，而該位點是位于編碼16SrRNA基因與tRNALEU（UUR）基因分界處的一段28bp的序列。其作用是降低RNA聚合酶與模板的親和力，從而使H鏈的轉(zhuǎn)錄提前終止。這一作用使人線粒體DNA重鏈的上游基因的轉(zhuǎn)錄水平高出下游基因20~50倍（ShangJ,ClaytonDA.HumanmitochondrialtranscriptionterminationexhibitsRNApolymeraseindependenceandbiasedbipolarityinvitro[J].JournalofBiologicalChemistry,1994,269(46):29112-29120.；Fernandez‐SilvaP,Martinez‐AzorinF,MicolV,etal.Thehumanmitochondrialtranscriptionterminationfactor(mTERF)isamultizipperproteinbutbindstoDNAasamonomer,withevidencepointingtointramolecularleucinezipperinteractions[J].TheEMBOJournal,1997,16(5):1066-1079.；SelwoodSP,Chrzanowska-LightowlersZMA,LightowlersRN.Doesthemitochondrialtranscription-terminationcomplexplayanessentialroleincontrollingdifferentialtranscriptionofmitochondrialDNA[J].BiochemicalSocietyTransactions,2000,28(2):154-159.）。Daga等將這一蛋白命名為線粒體轉(zhuǎn)錄終止因子（mTERF）（DagaA,MicolV,HessD,etal.Molecularcharacterizationofthetranscriptionterminationfactorfromhumanmitochondria[J].JournalofBiologicalChemistry,1993,268(11):8123-8130.）。在植物中進(jìn)行序列搜索并分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)擬南芥含有35種mTERF蛋白，在水稻中有32個mTERF蛋白，并且在小麥（Triticumaestivum）、大麥（Hordeumvulgare）、大豆（Glycinemax）、玉米（Zeamays）和苜蓿（Medicagotruncatula）中也發(fā)現(xiàn)了大量mTERF基因。同樣的，在非被子植物如火炬松（Pinustaeda）和苔蘚植物小立碗蘚（Physcomitrellapatens）中也檢測到mTERF基因。據(jù)報道，在衣藻（Chlamydomonasreinhardtii）中發(fā)現(xiàn)的的MOC1基因也具有之前報道過的mTERF家族的特征（Sch?nfeldC,WobbeL,Borgst?dtR,etal.Thenucleus-encodedproteinMOC1isessentialformitochondrial本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
擬南芥苗期致死基因SL1或其編碼蛋白在植物光合作用和/或葉綠體發(fā)育中的應(yīng)用，其特征在于：擬南芥苗期致死基因SL1編碼蛋白的氨基酸序列如SEQ?ID?NO.1所示。
【技術(shù)特征摘要】
1.擬南芥苗期致死基因SL1或其編碼蛋白在植物光合作用和/或葉綠體發(fā)育中的應(yīng)用，
其特征在于：擬南芥苗期致死基因SL1編碼蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：擬南芥苗期致死基因SL1的DNA序列如
SEQI...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯昕，江得源，唐仁杰，
申請(專利權(quán))人：武漢大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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