文档介绍：单位代码 10475
学号 104753101118
分类号 Q94

硕士学位论文
拟南芥真叶白化突变体 cfl1 的基因克隆与
初步功能分析
Map-based Cloning and Functional Analysis of True-leaves
-etiolation Mutant cfl1 in Arabidopsis thaliana

专业名称: 植物学
研究方向: 植物生理生化与分子生物学
研究生姓名: 白大勇
导师姓名、职称: 宋纯鹏教授
完成日期: 二零一三年五月
Map-based Cloning and Functional Analysis of
True-leaves-etiolation Mutant cfl1 in Arabidopsis thaliana

A Dissertation Submitted to
the GraduateSchool of HenanUniversity
in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of
Master of Science

By
Bai Dayong
Supervisor: Prof. Song Chunpeng
Date: May, 2013
摘要
叶绿体是高等植物进行光合作用的场所,组成高等植物叶绿体的蛋白质中,仅有 100
多种是由叶绿体基因组编码,绝大多数为细胞核基因编码,在细胞质中翻译后转运到叶
绿体。因此,叶绿体的发育依赖于细胞核基因和叶绿体基因的协同表达。然而由于叶绿
体信号转导网络异常庞杂,我们对其分子机制依然知之甚少,其中仍然有诸多问题值得
我们关注。因此,研究叶绿体的发育和调节机制势在必行。
在本研究中,我们以拟南芥野生型 Col-0 为研究材料资源,用化学诱变剂甲基磺酸
乙酯(ethylmethyl sulfonate,EMS)处理野生型 Col-0 种子,构建拟南芥突变体库。通过叶
绿素荧光成像技术筛选并分离得到一株叶绿素荧光强度较低的突变体 cfl1 (chlorophyll
fluorescence lower 1)。进一步观察发现,突变体 cfl1 的真叶有白色坏死斑点,叶片发育
畸形,叶边缘缺刻严重,叶片发育不对称,生长缓慢,植株矮小,结实率低等表型。生
理指标测量结果显示,白斑叶片叶绿素含量比野生型显著降低,电导率显著升高。叶片
切片结果表明,突变体 cfl1 的叶片中的叶绿体发育不完整,表现为基粒基质类囊体等结
构缺失。遗传分析表明该表型是单基因隐性突变导致的。我们构建 cfl1 和 Landsberg 杂
交的 F2 代群体图位克隆分析样本库,并利用图位克隆技术将该突变基因最终定位在
MWD9 BAC (Bacteria Artificial Chromosome)上,通过测序分析和结果比对,找到突变基
因 CFL1,该基因的第 1145 处一个碱基由 G 突变成 A,对应编码的氨基酸由甘氨酸变成
了丝氨酸。CFL1 的表达结构由 3 个外显子和两个内含子构成,编码一个功能未知蛋白,
为了进一步研究 CFL1 在拟南芥发育中的功能,构建了回补、超表达和瞬时转化等载体。
通过检验幼苗不同发育阶段叶绿体合成相关基因的表达情况,发现这些基因表达量都出
现了不同程度的下调。
综上研究数据表明,CFL1是影响拟南芥发育的一个重要成员,该突变体的获得为
我们进一步理解该基因功能和叶绿体的发育机制提供了理想的材料。

关键词:叶绿体,叶绿素荧光成像,白斑突变体 cfl1,图位克隆,功能分析

I
II
ABSTRACT
In higher plants, chloroplast is the place where photosynthesis takes place. The chloroplast genomes
of higher plants typically encode only about 100 genes, and the majority of the chloroplast proteins that
have functions in the chloroplast are encoded by nuclear genes, translated in the cytosol and subsequently
imported into the chloropl