14674.類胡蘿卜素異構(gòu)酶在光合機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的功能研究

1、密級：中國科學(xué)院大學(xué)Un耋versi每ofChineseAcademyofSc差enees博士學(xué)位論文培養(yǎng)單位：2013年05月摘要摘要類胡蘿卜素異構(gòu)酶(CRTISO)是植物類胡蘿卜素合成的重要調(diào)控位點(diǎn)，盡管CRTIS0在類胡蘿卜合成途徑中的作用比較清楚，然而，它在光合作用中的功能還有待于深入研究。本文以水稻類胡蘿卜素異構(gòu)酶突變體zP，J『為材料，研究了水稻CIⅡIS0在基因表達(dá)、類囊體膜蛋白復(fù)合體組裝以及葉綠體光形態(tài)建成等方面的作用，

2、取得了如下結(jié)果：1對zP，J『突變體進(jìn)行色素分析表明，暗培養(yǎng)的突變體葉片中積累了大量順式番茄紅素前體，而環(huán)式的胡蘿卜素和葉黃素不能正常合成。在光照條件下，類胡蘿卜素合成雖然得以繼續(xù)，但類胡蘿卜素合成效率降低，葉黃素含量減少了約70％，表明CIHISO是類胡蘿卜素合成途徑中的一個(gè)關(guān)鍵酶基因。2水稻表達(dá)譜芯片分析表明，突變體中許多光合作用相關(guān)基因在暗中表達(dá)上調(diào)，如葉綠素合成途徑基因、捕光復(fù)合體蛋白亞基以及受光誘導(dǎo)表達(dá)的基因。原葉綠素酸酯也在

3、突變體中大量積累。暗中積累的順式番茄紅素前體可能作為質(zhì)體一細(xì)胞核信號(hào)參與了調(diào)節(jié)光合基因的表達(dá)。另外，植物激素赤霉素(GA)的生物合成，以及脫落酸(ABA)、生長素(auxin)和乙烯(ethvlene)信號(hào)傳遞途徑等眾多基因在突變體中表達(dá)下調(diào)。說明CRTISO對于調(diào)節(jié)黑暗中基因的表達(dá)以及暗形態(tài)建成具有重要作用。3透射電鏡觀察顯示黃化質(zhì)體的原片層體(prolamellarbody，PLB)的晶格結(jié)構(gòu)紊亂。進(jìn)一步對暗培養(yǎng)的突變體苗葉片進(jìn)行光

4、照處理顯示，PLB中的膜脂分子擴(kuò)散延伸受抑制、不能垛疊形成基粒，而只能形成類似“同心圓”結(jié)構(gòu)的類囊體膜，表明突變體葉綠體類囊體膜發(fā)育受到延滯。4藍(lán)綠膠電泳顯示光系統(tǒng)II捕光復(fù)合體(LHCII)的三體、光系統(tǒng)I(PSI)復(fù)合體和光系統(tǒng)II(PSII)超復(fù)合體的組裝受到影響。77K低溫?zé)晒膺M(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn)PSI發(fā)射峰(745nm)相對于PSII(689nm)在不同光照培養(yǎng)條件下都明顯低于野生型，顯示PSI相對于PSII組裝與發(fā)育受到更嚴(yán)重抑制