[發(fā)明專利]擬南芥苗期致死基因SL1的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610199943.0
• 申請(qǐng)日: 2016-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN105732784B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯昕;江得源;唐仁杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 常海濤

本發(fā)明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(zhǎng)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(zhǎng)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)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種擬南芥苗期致死基因SL1的應(yīng)用。

背景技術(shù)

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(duì)葉綠體光合作用的認(rèn)識(shí)，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(diǎn)之一。研究植物光合作用機(jī)制，對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與國(guó)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(dòng)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(dòng)態(tài)變化的過程對(duì)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(chǎng)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)（Hajdukiewicz P T J, Allison L A, Maliga P. The two RNApolymerases encoded by the nuclear and the plastid compartments transcribedistinct groups of genes in tobacco plastids. [J]. Embo Journal, 1997, 16(16):4041-8.; Hedtke B, B?rner T, Weihe A. Mitochondrial and chloroplastphage-type RNA polymerases in Arabidopsis [J]. Science, 1997, 277(5327): 809-811.）。PEP有四個(gè)核心亞基，即α、β、β’、β’’，這些亞基由質(zhì)體基因rpo A、rpo B、rpo C1和rpo C2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）。