全 文 ：植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2011, 46 (4): 386–395, www.chinbullbotany.com
doi: 10.3724/SP.J.1259.2011.00386
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收稿日期: 2010-11-18; 接受日期: 2011-04-07
基金项目: 国家重点基础研究发展计划(No.2010CB126006)和转基因生物新品种培育(No.2008ZX08005-002)
* 通讯作者。E-mail: jianingyucn@yahoo.com.cn; yu@cricaas.com.cn
棉花叶绿体基因RNA编辑位点的测定及分析
江媛1, 范术丽2, 宋美珍2, 俞嘉宁1*, 喻树迅2*
1陕西师范大学生命科学学院, 西安 710062
2中国农业科学院棉花研究所/农业部棉花遗传改良重点实验室, 安阳 455000
摘要 陆生植物叶绿体RNA编辑是转录后基因表达调控的一种重要方式。该文在预测棉花(Gossypium hirsutum)叶绿体基
因RNA编辑位点的基础上, 选取中棉10 (CRRI 10)为实验材料, 采用PCR、RT-PCR及测序等方法, 确定CRRI 10的27个叶
绿体蛋白编码基因共有55个编辑位点, 均是C→U的转换。与棉种柯字310(C310)的编辑位点比对后发现, CRRI 10多出
accD-468和rpoC1-163两个编辑位点, 同时缺失psbN-10。利用生物信息学分析这3个位点, rpoC1-163和psbN-10的编辑可
能会改变各自蛋白的二级结构。对CRRI 10中55个编辑位点上游的顺式作用元件(−30–−1)分析显示, 共有8组顺式作用元件
的相似性达到60%或以上, 推测各组中的编辑位点可能由相同的反式作用因子来识别。
关键词 叶绿体, 顺式作用元件, 棉花, RNA编辑
江媛, 范术丽, 宋美珍, 俞嘉宁, 喻树迅 (2011). 棉花叶绿体基因RNA编辑位点的测定及分析. 植物学报 46, 386–395.
RNA编辑是一种转录后加工修饰的现象, 它通
过碱基插入、缺失、替换等方式改变mRNA上携带的
遗传信息。此现象最早发现在锥虫(trypanosomatids)
线粒体中(Benne et al., 1986), 现已知它普遍存在于
各种生物有机体中。依据编辑效率的不同, RNA编辑
可分为完全编辑、部分编辑和沉默编辑。高等植物叶
绿体RNA编辑多数是C→U的转换, 且偏向于发生在
蛋白编码区密码子的第1位和第2位, 通常造成亲水
性氨基酸向疏水性氨基酸的转变, 最终导致蛋白的疏
水性增加(Tillich et al., 2006; Yura and Go, 2008)。
目前认为叶绿体RNA编辑可以提高转录本的稳定性,
参与叶绿体基因的表达调控, 可使一个基因产生不同
的蛋白产物, 扩展原有的遗传信息(Hanson et al.,
1996)。其次, RNA编辑可能影响蛋白质的结构及其功
能的发挥(马艳莉等, 2011)。
RNA编辑发生的分子机制一直是人们感兴趣的
话题。近年来的研究认为: 反式作用因子会识别并结
合到编辑位点上游的顺式作用元件上, 通过直接作用
于编辑位点或吸引相应的编辑酶催化靶C发生C→U
的转变。通常编辑位点上游序列对靶位点的识别很重
要, 而下游序列只扮演次要角色(Bock et al., 1996)。
体内、体外的交互竞争实验和点突变实验表明, 顺式
作用元件通常定位在编辑位点紧邻的上游区约30个
核苷酸处(Heller et al., 2008)。而反式作用因子可能
是核基因编码的PPR蛋白, 该蛋白是一大类细胞器
RNA结合蛋白, 以35个氨基酸为重复单位(P基序)连
续排列为主要特征(Bentolila et al., 2002; Koizuka et
al., 2003; Brown et al., 2003; Lurin et al., 2004), 在
RNA编辑过程中起重要作用。
本实验室已完成了对棉种柯字310(C310)叶绿体
蛋白编码基因编辑位点的测定工作(另文发表)。本文
通过PCR、RT-PCR和测序等方法进一步确定了中棉
10(CRRI 10)叶绿体蛋白编码基因的RNA编辑位点,
并与C310的编辑位点进行了比较, 发现3个位点有差
异, 同时我们还对CRRI 10所有编辑位点上游的顺式
作用元件进行了分析。
1 材料与方法
1.1 材料
实验材料CRRI 10 (Gossypium hirsutum L. ‘CRRI
10’)由中国农业科学院棉花研究所提供。棉花幼苗生
·研究报告·
江媛等: 棉花叶绿体基因 RNA 编辑位点的测定及分析 387
长在植物培养室里(28°C, 16小时光照/8小时黑暗)。
取生长约4周的棉花叶片用于DNA和RNA的提取。
1.2 方法
1.2.1 棉花叶片总DNA和总RNA的提取
取0.1 g新鲜幼嫩的棉花叶片, 置于液氮下磨成粉末。
采用改良的SDS-CTAB法提取棉花基因组DNA(高文
伟等, 2009)。采用改良的CTAB法提取棉花总RNA
(罗明等, 2003)。在提取的DNA和RNA中分别加入20
µL的灭菌水和DEPC处理水溶解, 置于−20°C备用。

1.2.2 总RNA中DNA的去除及cDNA合成
RNA样品用DNase I(TaKaRa)37°C处理80分钟, 去
除DNA杂质, 再经氯仿抽提。cDNA的合成用1 µg
RNA作模板, 具体操作按照PrimeScriptTM RT Rea-
gent Kit (TaKaRa)试剂盒说明书进行。

1.2.3 目的基因的扩增及测序
PCR及RT-PCR反应体系均为25 µL, 其中2×Taq
PCR Mix 12.5 µL, 上、下游引物(10 µmol·L−1)各2 µL,
DNA 0.5–1 µL(约50 ng)/cDNA 2–3 µL(约50 ng), 用
ddH2O补足体积。PCR/RT-PCR反应程序为: 95°C 5
分钟; 95°C30秒, 52–55°C30秒, 72°C1–1.5分钟, 30
个循环; 72°C延伸10分钟。扩增产物于4°C保存。
PCR及RT-PCR扩增出的目的片段经1%的琼脂
糖凝胶电泳分离, 切胶回收, 纯化后送上海生工生物
工程技术公司进行双向测序。

1.2.4 编辑位点及编辑效率的确定
测序结果用Seqman软件进行拼接后, 再用ClustalW
在线软件对各目的基因的DNA和cDNA序列进行比
对, 确定编辑位点。
RNA编辑效率的确定采用直接测序法(易平等,
2002; Sasaki et al., 2006), 即有编辑位点的序列重
复测序3次, 然后直接测量测序峰值图上每个编辑位
点的T峰和C峰高度, T峰高度与T+C峰总高度的比值
的平均值即为该位点的编辑效率。

1.2.5 编辑位点的生物信息学分析及顺式作用元件
的分析
利用TMHMM Server v.2.0(http://genome.cbs.dtu.
dk/services/TMHMM/)软件进行蛋白质跨膜区段预
测。利用NPS@ (http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/ npsa_
automat.pl?page=/NPSA/npsa_sopma.html)分析蛋
白二级结构组成。用PDB(http://www.rcsb.org/pdb/
home/home.do)分析蛋白的三级结构。利用ClustalW
软件比对编辑位点上游30个核苷酸序列的相似性。
2 结果与讨论
2.1 PCR及RT-PCR扩增目的基因
在完成棉花叶绿体RNA编辑位点预测的基础上(江媛
等, 2010), 我们以CRRI 10为实验材料, 通过PCR和
RT-PCR扩增获得29个预测有编辑位点的叶绿体蛋
白编码基因的DNA和cDNA, 并对其进行测序。rps2
和ndhC的DNA和cDNA扩增结果见图1, 其它目的基
因的扩增结果未显示。
2.2 确定编辑位点
利用Seqman拼接测序结果, 再用ClustalW软件比对
各基因的DNA及cDNA序列。结果显示, 扩增的29个
转录本中, 有27个转录本发生编辑, 共有55个编辑位
点, 且所有都是C到U的转换(表1)。编辑位点在各类
基因中的分布情况不同(图2), 有23个编辑位点发生
在ndh类基因中 , 其中ndhB有11个完全编辑位点 ,
ndhD有6个编辑位点, ndhA有2个, ndhC、ndhE、
ndhF和ndhG各有1个编辑位点; 光合系统类基因共
有10个编辑位点, 其中ATP合酶和细胞色素b/f复合
体分别有4个和3个编辑位点, PSI和PSII分别有2个和
1个编辑位点; 参与叶绿体转录和翻译类的基因有15
个编辑位点, 其中RNA聚合酶基因有6个编辑位点,
核糖体蛋白基因有9个编辑位点; 另外, accD和matK
各有3个位点发生编辑, clpP有1个编辑位点。
分析所有编辑位点, 发现有6个(占10.9%)位点
发生在密码子第1位, 48个(占87.3%)位点发生在密码
子第2位, 只有petB-24发生在密码子第3位, 是55个
编辑位点中唯一的一个沉默编辑。其余54个编辑事件
会造成氨基酸的转变, 其中81.8%是亲水性向疏水性
转变, 18.2%是疏水性氨基酸间的转变。从编辑改变
的氨基酸类型来看, 发生频率最高的是丝氨酸转变为
亮氨酸, 其次为脯氨酸转变为亮氨酸, 而苏氨酸转
变为亮氨酸以及精氨酸转变为色氨酸的频率较低 ,
388 植物学报 46(4) 2011


图1 CRRI 10的rps2和ndhC基因PCR及RT-PCR扩增结果
(A) rps2的扩增结果 M: DNA分子量标准; 1: 不加DNA和
cDNA的rps2空白对照; 2: rps2的DNA扩增; 3: rps2的cDNA扩
增; (B) ndhC的扩增结果 M: DNA分子量标准; 1: 不加DNA和
cDNA的ndhC空白对照; 2: ndhC的DNA扩增; 3: ndhC的cDNA
扩增

Figure 1 Amplification of rps2 and ndhC of CRRI 10 by
PCR and RT-PCR
(A) Amplification of rps2 M: DNA marker DL2000; 1: The
control of rps2, without DNA and cDNA; 2: Amplification rps2
from DNA; 3: Amplification rps2 from cDNA; (B) Amplification
of ndhC M: DNA marker DL2000; 1: The control of ndhC,
without DNA and cDNA; 2: Amplification ndhC from DNA; 3:
Amplification ndhC from cDNA


各有1个。上述改变将会导致编辑后疏水性氨基酸的
含量增加。
2.3 CRRI 10与C310编辑位点的比较分析
比较CRRI 10和C310的编辑位点, 结果显示有52个


图2 棉花叶绿体RNA编辑位点在各类基因中的分布情况

Figure 2 Distribution of RNA editing sites in gene clusters in
cotton chloroplast genome


编辑位点相同, 但其中有14个位点, 即accD-271、
atpI-207、ndhD-225、ndhD-437、ndhG-17、petL-2、
rpoC1-14、rps14-50、rps14-27、rpl23-30、rpoB-184、
matK-212、matK-235和rpoB-189存在编辑效率的差
异(图3A–C)。这14个位点中, 除了rpoB-189在CRRI
10中的编辑效率比C310中高以外(图3C), 其它13个
位点的编辑效率则是在C310中较高。另外, CRRI 10
比C310多了accD-468和rpoC1-163两个编辑位点 ,
而缺失psbN-10编辑位点(表1; 图3D, E)。
对C310所有编辑位点进行预测分析, 结果表明,
atpA-305等19个位点的编辑可能会改变蛋白质二级
结构, ndhA-114等7个位点的编辑可能会改变蛋白质
三级结构(待发表)。本实验对CRRI 10和C310有明显
差异的编辑位点 , 即accD -468、 rpoC1 -163和
psbN-10进行生物信息学分析, 结果显示, accD-468
的编辑对其蛋白质的二级结构不产生影响 , 而
rpoC1-163和 psbN-10的编辑将改变相应蛋白质的
二级结构组成(图4)。rpoC1-163发生编辑可导致丝氨
酸向亮氨酸转变, 造成−4–+13(编辑位点记为0, 上
游为负, 下游为正)的β-折叠、无规则卷曲转变为连续
的α-螺旋, 同时+18–+21的α-螺旋转变为无规则卷
曲, 最终导致编辑后的蛋白质α-螺旋增加(图4A)。
psbN-10发生丝氨酸向苯丙氨酸转变时, −4–+8的β-
折叠转变为α-螺旋, +9–+10的无规则卷曲转变为β-转
江媛等: 棉花叶绿体基因 RNA 编辑位点的测定及分析 389
表1 CRRI 10与C310的编辑位点比较
Table 1 Comparison of RNA editing sites between CRRI 10 and C310
Codon position Conversion C310 CRRI 10 Codon position Conversion C310 CRRI 10
accD-271 S(uCg)→L(uUg) + +/– ndhF-97 S(uCa)→L(uUa) + +
accD-468 P(cCa)→L(cUa) − + ndhG-17 S(uCg)→L(uUg) + +/–
accD-474 P(cCu)→L(cUu) + + petB-24 V(guC)→V(guU) * *
atpA 305 S(uCa)→L(uUa) + + petB-160 R(Cgg)→W(Ugg) + +
atpA-383 S(uCa)→L(uUa) + + petL-2 P(cCu)→L(cUu) + +/–
atpF-31 P(cCa)→L(cUa) + + psaI-28 S(uCu)→F(uUu) + +
atpI-207 S(uCa)→L(uUa) + +/– psbF-26 S(uCu)→F(uUu) + +
ndhA-114 S(uCa)→L(uUa) + + psbJ-20 P(cCu)→L(cUu) + +/–
ndhA-189 S(uCa)→L(uUa) + + psbN-10 S(uCu)→F(uUu) +/– –
ndhB-50 S(uCa)→L(uUa) + + rpl20-103 S(uCa)→L(uUa) + +
ndhB-156 P(cCa)→L(cUa) + + rpl23-24 S(uCu)→F(uUu) + +
ndhB-181 T(aCg)→M(aUg) + + rpl23-30 S(uCa)→L(uUa) +/– +/–
ndhB-196 H(Cau)→Y(Uau) + + rpoB-113 S(uCu)→F(uUu) +/– +/–
ndhB-204 S(uCa)→L(uUa) + + rpoB-184 S(uCa)→L(uUa) +/– +/–
ndhB-246 P(cCa)→L(cUa) + + rpoB-189 S(uCg)→L(uUg) +/– +/–
ndhB-249 S(uCu)→F(uUu) + + rpoB-809 S(uCa)→L(uUa) +/– +/–
ndhB-277 S(uCg)→L(uUg) + + rpoC1-14 S(uCa)→L(uUa) + +/–
ndhB-279 S(uCa)→L(uUa) + + rpoC1-163 S(uCa)→L(uUa) – +/–
ndhB-419 H(Cau)→Y(Uau) + + rps2-45 T(aCa)→I(aUa) + +
ndhB-494 P(cCa)→L(cUa) + + rps2-83 S(uCg)→L(uUg) + +
ndhC-108 S(uCa)→L(uUa) + + rps12-74 S(uCa)→L(uUa) + +
ndhD-1 T(aCg)→M(aUg) + + rps14-27 S(uCa)→L(uUa) + +/–
ndhD-128 S(uCa)→L(uUa) + + rps14-50 S(uCa)→L(uUa) + +/–
ndhD-225 S(uCg)→L(uUg) + +/– rps18-74 S(uCg)→L(uUg) +/– +/–
ndhD-293 S(uCa)→L(uUa) + + clpP-187 H(Cau)→Y(Uau) + +
ndhD-433 S(uCa)→L(uUa) + + matK-153 H(Cau)→Y(Uau) +/– +/–
ndhD-437 S(uCa)→L(uUa) + +/– matK-212 H(Cau)→Y(Uau) +/– +/–
ndhE-78 S(uCa)→L(uUa) + + matK-235 S(uCu)→F(uUu) +/– +/–
密码子中大写的字母代表发生编辑的核苷酸; +: 完全编辑位点; –: 在DNA水平上已是C, 但不发生编辑; +/–: 部分编辑位点; *: 沉
默编辑
Capital letters in codon triplets indicate target nucleotides; +: Totally edited sites; –: No editing, although a C exists in DNA level;
+/–: Partially edited sites; *: Silent edited sites


角, 而且该蛋白编辑后的α-螺旋也明显增加(图4B)。
另外, 利用TMHMM和PDB分别预测这3个位点编辑
前后蛋白的跨膜结构和三级结构, 表明它们的编辑对
各自蛋白的跨膜结构以及三级结构均不造成显著影
响。
2.4 顺式作用元件的分析
目前在所有的叶绿体RNA编辑位点上游序列中, 并
未发现共有的一致序列或二级结构(Hirose et al.,
1999), 然而某些RNA编辑位点可依照其相似的顺式
作用元件而被区分成一个组群, 同组群的位点可能会
被相同的反式作用因子识别(Chateigner-Boutin and
Hanson, 2002, 2003)。比对CRRI 10的55个编辑位点
的上游30个核苷酸序列, 发现有8对编辑位点, 即
ndhF-97和petB-24、atpA-305和atpA-383、psbF-26
和rpoB-189、psbF-26和psaI-28、ndhF-97和petL-2、
ndhD-293和ndhB-279、rpoC1-14和ndhD-128以及
rpoC1-14和rpl23-30, 它们上游−30–−1核苷酸的序
列一致性达到60%以上(图5A)。另外, Hayes等(2006)
报道在编辑位点上游有3个序列S1(AUC、AAC或
AUG)、S2(AUU)和S3(GA或GU)对位点的编辑很重
要。在比对CRRI 10的55个编辑位点上游的30个核苷
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图3 CRRI 10和C310编辑位点的差异性
(A) C310中是完全编辑, 而CRRI 10中是部分编辑的位点; (B) CRRI 10和C310中都是部分编辑, 但在CRRI 10中效率较低的位点;
(C) CRRI 10和C310中都是部分编辑, 但在CRRI 10中效率较高的位点; (D) C310缺失的编辑位点; (E) CRRI 10缺失的编辑位点。
DNA中的大写字母表示编辑位点; Y表示部分编辑位点。

Figure 3 Different editing sites between CRRI 10 and C310
(A) RNA editing sites with totally edited in C310 and partially edited in CRRI 10; (B) RNA editing sites with partially edited in C310
and CRRI 10, of which the editing frequency in CRRI 10 is lower than in C310; (C) RNA editing sites with partially edited in C310
and CRRI 10, of which the editing frequency in CRRI 10 is higher than in C310; (D) Editing sites absent in C310; (E) Editing site
absent in CRRI 10. Capital letters in codon triplets indicate target nucleotides; Y in codon triplets indicates partial editing sites.


酸时发现, 有6个位点, 即ndhA-114、ndhA-189、
rps14-27、rpoB-809、rpoC1-14和ndhC-108具有上
述3个序列(图5B), 推测这些元件可能与相关反式作
用因子的识别及靶向有关。
2.5 讨论
RNA编辑是高等植物叶绿体转录本成熟过程中的一
种重要修饰和加工方式。已有研究表明, RNA编辑位
点在进化过程中呈减少趋势, 但一些重要的位点会继
续保留(Fiebig et al., 2004)。本实验在CRRI 10的27
个叶绿体蛋白编码基因中检测到55个编辑位点, 这
是截至目前所报道的叶绿体编辑位点最多的双子叶
植物, 表明棉花在双子叶植物中可能比较古老。对
CRRI 10的55个编辑位点的分析结果表明, 其具有典
江媛等: 棉花叶绿体基因 RNA 编辑位点的测定及分析 391



图4 编辑导致的RpoC1和PsbN局部二级结构的改变
(A) rpoC1-163编辑前后二级结构预测; (B) psbN-10编辑前后
二级结构预测。灰色阴影部分表示编辑位点周围的氨基酸及其
二级结构, 其中黑色阴影字母代表编辑位点。

Figure 4 Partial secondary structures changing in RpoC1
and PsbN caused by RNA editing
(A) Prediction of RpoC1 secondary structure before and after
rpoC1-163 editing; (B) Prediction of PsbN secondary struc-
ture before and after psbN-10 editing. The gray shadows
show the amino acids and secondary structures around edit-
ing sites, and the black shadows denote editing sites.


型的叶绿体RNA编辑的特点。另外, 55个编辑位点中
的81.8%编辑后都形成疏水性氨基酸。我们推测这可
能有利于蛋白质形成稳定结构, 因为疏水性残基一般
包埋于蛋白质内部, 当蛋白质的结构核心中有亲水性
突变时, 其结构不稳定, 严重时可导致无法折叠(De
Vos et al., 2001; Loladze et al., 2002)。
叶绿体RNA编辑存在部分编辑的现象, CRRI 10
和C310分别有19个和10个部分编辑位点。与已测定
叶绿体RNA编辑位点的其它双子叶植物相比, 棉花
中部分编辑发生的频率较高。已有研究表明, 编辑和
不编辑的转录本都能翻译成蛋白质, 使得单个基因能
产生2种不同的蛋白产物(Lu et al., 1996; Okuda et
al., 2007; Chateigner-Boutin et al., 2008)。部分编辑
可能是调控活性复合物数量的一种方式, 也可能改变
复合物的特性或功能(Chateigner-Boutin and Small,
2010), 编辑和不编辑的蛋白产物可能在不同的模式
下更加有效地发挥它们各自的功能(Hirose et al.,
1999; Karcher and Bock, 2002)。但也有学者认为,
部分编辑可能是编辑位点处于消失过程的中间状态
(Miyata and Sugita, 2004)。棉花中较多的部分编辑
位点是调控基因表达的一种方式, 还是进化过程中会
消失的位点, 有待进一步的研究。近年来, 对于沉默
编辑功能的认识也存在争议。Hirose等(1996)的实验
结果表明, 沉默编辑与叶绿体的照光程度和发展阶段
相关; Nakamura和Sugiura(2007)认为, 叶绿体基因
组存在密码子的偏好性, 沉默编辑会影响蛋白质翻译
的效率。但近年来也有相反的观点, 如Guzowska-
Nowowiejska等(2009)认为, 沉默编辑似乎是多余的,
在今后的进化过程中会消除。petB-24在棉花2个亚种
中都是沉默编辑, 它们保持高度的一致性, 我们推测
该位点的编辑是有功能的, 可能对转录本的稳定性起
作用。
比较CRRI 10和C310的编辑位点 , 结果显示
CRRI 10比C310多accD-468和rpoC1-163两个位点,
但缺失psbN-10编辑。编辑位点在棉花的2个亚种间
存在差异, 表明RNA编辑是一个进化的现象, 编辑位
点在种内也会快速地发生改变(Freyer et al., 1997;
Corneille et al., 2000; Tsudzuki et al., 2001)。从2个
棉种的性状看, CRRI 10属于早熟棉, 来源于金字棉,
其生育期比C310提早10–12天(喻树迅, 2007)。目前
已有研究表明, 不编辑的蛋白质其功能明显低于编辑
的蛋白质 (Covello and Gray, 1990; Bock et al.,
1994; Bonnard and Grienenberger, 1995; Zito et al.,
1997; Kozaki et al., 2001)。rpoC1编码RNA聚合酶78
kDa的β′亚基, rpoC1-163编辑使位点周围形成连续的
α-螺旋, 推测这种改变可能会提高RpoC1的翻译效率
和稳定性, 增强RNA聚合酶的活性, 从而提高棉花发
育过程中一些基因的表达量, 促进光合作用。已有研
究表明 , 在 rpoA缺失编辑的拟南芥 (Arabidopsis
thaliana)突变体中, RpoA蛋白的翻译和稳定性受到
严重的影响, 且造成光系统II(PSII)复合体的组分和
核糖体大亚基的转录水平都显著下降(Chateigner-
Boutin et al., 2008)。生物信息学分析结果也显示,
rpoC1-163的编辑可能会改变该蛋白质的二级结构,
推测该位点可能是棉花叶绿体中重要的编辑位点 ,
CRRI 10具有早熟性可能也与此有关。PsbN参与PSII
复合体的合成, 但编辑后PsbN是否影响PSII的光合
效率, 目前还未见相关报道。
叶绿体RNA编辑的体内、体外实验已经证明 ,
RNA编辑具有较高的效率和正确性, 需要编辑位点
392 植物学报 46(4) 2011


图5 CRRI 10编辑位点上游顺式作用元件的对比分析
(A) 上游的30个核苷酸序列相似性超过60%的编辑位点, 阴影部分表示每组中相似的核苷酸; (B) 含有S1、S2和S3序列(下划线部
分)的编辑位点的比对。箭头指示编辑位点。

Figure 5 Analysis and comparison of cis-acting elements in upstream sequencses of RNA editing sites in CRRI 10
(A) Over 60% sequence identity in −30 upstream of RNA editing sites in 8 pairs, the gray shadows show the similar nucleotides in
each group; (B) Alignment of editing sites containing S1, S2 and S3 sequences (underlined). The arrows indicate editing sites.


周围的顺式作用元件来维持。在烟草(Nicotiana ta-
bacum)中, −11–−6的GCCGUU对psbE-72转录本的
编辑很重要(Hayes and Hanson, 2008), −10–−5的
AAACA对ndhB-156的编辑效率影响很大(Sasaki et
al., 2006)。也有研究表明, 顺式作用元件的相似性达
到60%的编辑位点, 可以被同一个反式作用因子识
别。烟草的rpoB-667与番茄(Lycopersicon esculen-
tum)的rps12-74上游30个核苷酸的序列相似性约为
60%; 将番茄的rps12基因转入烟草叶绿体, 烟草的
rpoB-667 的编辑效率大大降低 (Karcher et al.,
2008)。拟南芥线粒体nad4-150和nad9-110的−15–
−1的序列相似性达60%, 它们可由同一个反式作用
因子SLO1来识别(Sung et al., 2010)。CRRI 10的55
个编辑位点中, 有8组位点上游30个核苷酸的序列相
似性达到60%(图5A), 推测每组内的编辑位点可能也
由相同的反式作用因子来负责编辑。在8组编辑位点
中, 我们发现ndhF-97、psbF-26和rpoC1-14三个位
点存在于不同的组中。近年来, 在拟南芥叶绿体RNA
编辑的研究中已发现, 一个编辑位点可能由多个反式
作用因子识别。如accD-265的编辑可由反式作用因子
RARE1和ECB2识别(Robbins et al., 2009; Yu et al.,
2009); ndhF-97的编辑可能与OTP84和ECB2相关
(Hammani et al., 2009; Yu et al., 2009)。我们推测上
述3个编辑位点的编辑可能也是由2个或多个不同的
反式作用因子来负责识别并发生编辑。另外, CRRI
10有6个位点的上游含有S1、S2和S3序列(图5B)。
Hayes等(2006)的研究结果表明, 这3个序列是参与
RNA编辑的反式作用因子的识别位点, 改变这3个序
列可能会影响各转录本的编辑效率, 这些元件可能与
相关反式作用因子的识别及靶向有关, 但需进一步实
江媛等: 棉花叶绿体基因 RNA 编辑位点的测定及分析 393
验验证。
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江媛等: 棉花叶绿体基因 RNA 编辑位点的测定及分析 395
Identification and Analysis of RNA Editing Sites in Chloroplast
Transcripts of Gossypium hirsutum
Yuan Jiang1, Shuli Fan2, Meizhen Song2, Jianing Yu1*, Shuxun Yu2*
1College of Life Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China; 2Key Laboratory of Cotton Genetics Improvement,
Ministry of Agriculture/Cotton Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Anyang 455000, China
Abstract RNA editing is one of the post-transcriptional modification processes in which the bases of a RNA molecule
are altered by the addition, deletion and alteration of nucleotides. In most higher plants, RNA editing mainly occurs in
mitochondria and plastids and converts from C to U, very rarely from U to C. We investigated RNA editing sites in
chloroplasts of Gossypium hirsutum ‘CRRI 10’ by PCR, RT-PCR and sequence alignment. We identified 55 editing sites in
27 protein-coding genes all of which were C-to-U conversion. By comparing editing sites between CRRI 10 and
Coker310FR, CRRI 10 had two novel editing sites, accD-468 and rpoC1-163, whereas site psbN-10 was absent. Bioin-
formatics analysis of the 3 sites revealed that rpoC1-163 and psbN-10 editing might affect the secondary structure of the
corresponding protein. Comparison among upstream regions (−30 to −1) of the 55 editing sites of CRRI 10 revealed that 8
pairs share more than 60% sequence similarity suggesting that the sites in each pair may be recognized by the same
trans-acting factors.
Key words chloroplast, cis-elements, cotton, RNA editing
Jiang Y, Fan SL, Song MZ, Yu JN, Yu SX (2011). Identification and analysis of RNA editing sites in chloroplast trans-
cripts of Gossypium hirsutum. Chin Bull Bot 46, 386−395.
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* Author for correspondence. E-mail: jianingyucn@yahoo.com.cn; yu@cricaas.com.cn
(责任编辑: 白羽红)

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2011年系统与进化植物学研讨会暨第十届青年研讨会

2011年系统与进化植物学研讨会暨第十届青年研讨会定于2011年10月26–31日在春城昆明召开。本次会议由中国植物
学会系统与进化植物学专业委员会和云南省植物学会联合主办, 系统与进化植物学国家重点实验室和中国科学院生物多样
性与生物地理学重点实验室联合承办, 中国科学院昆明植物研究所、中国科学院昆明分院协办。本次会议主题是“后植物志
时代的系统与进化植物学”, 主要围绕以下几个方面进行研讨: (1) 植物分类、标本馆和数据库; (2) 植物生命之树重建; (3) 生
物地理学和气候环境变迁; (4) 物种形成和适应性进化; (5) 分子和基因组进化及进化发育生物学; (6) 植物DNA条形码; (7)
生物多样性。会议由大会报告、分组报告、墙报展讲等组成。会议论文征集截止日期为2011年9月25日, 会议将出版论文集
并遴选优秀论文在《植物分类与资源学报》发表。欢迎植物学相关领域的专家、学者及研究生踊跃参加本次会议。
联系方式
地址: 云南省昆明市蓝黑路132号中国科学院昆明植物研究所
邮编: 650204
电话(传真): 0871-5223388
E-mail: chunnayao@mail.kib.ac.cn
网址: http://sebc.kib.ac.cn