全 文 ：书犜犇犖犃插入对拟南芥突变体色素和
内囊体膜色素蛋白复合物的影响
张峰１，２，王玉萍１，黄惠英１，王蒂１
（１．甘肃农业大学农学院 甘肃省作物改良与种质创新重点实验室，甘肃 兰州７３００７０；２．甘肃农业大学生命科学学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：采用正向遗传学方法，从ＴＤＮＡ标签技术构建的拟南芥突变体种子库中筛选到１株高叶绿素荧光表型的突
变体（犎犮犳１）。对该突变体及其子代群体进行Ｂａｓｔａ抗性及ＰＣＲ分子检测，证实该突变体是由ＴＤＮＡ插入引起
的。突变性状与ＴＤＮＡ共分离。对突变体（犎犮犳１）和野生型（ＷＴ）叶片中色素含量、叶绿体内囊体膜色素蛋白复
合物及蛋白亚基变化的分析结果表明，与野生型相比，突变体叶中的Ｃｈｌａ和Ｃｈｌｂ含量显著降低。光系统ＩＩ部分
解聚，其主要蛋白亚基ＣＰ４３，ＣＰ４７，Ｄ１，Ｄ２蛋白以及外周捕光色素天线蛋白ＬＣＨＩＩ含量均下降。光系统Ｉ基本未
受到影响。据此判断由于ＴＤＮＡ的插入，导致一个控制ＰＳＩＩ发育的基因发生突变，叶绿体的发育和ＰＳＩＩ的组装
均受到较大的影响。
关键词：拟南芥；ＴＤＮＡ插入；类囊体膜色素蛋白复合物；犎犮犳１突变体
中图分类号：Ｑ９４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２００８）０５０１４５０６
叶绿体是高等植物和真核藻类进行光合作用的重要细胞器，含约３０００多种蛋白质。叶绿体对光能的吸收、
传递和转换均是通过类囊体膜上的色素蛋白复合体光系统ＩＩ（ＰＳＩＩ）、光系统Ｉ（ＰＳＩ）及有关电子载体进行的。
ＰＳＩＩ和ＰＳＩ的结构和功能各不同，由叶绿体基因和核基因编码的蛋白质共同组成［１］。光系统ＩＩ捕光色素蛋白复
合物（ＬＣＨＩＩ）在类囊体膜上的含量最为丰富，它所结合的叶绿素约占类囊体膜上色素总量的５０％，同时ＬＣＨＩＩ
作为ＰＳＩＩ的天线，由核基因编码６个叶绿素结合蛋白组成，它不仅为ＰＳＩＩ捕集光能，而且能够将激发能传递给
ＰＳＩ。
叶绿体膜的组装是一个多步骤的过程。在光合膜的发育过程中，ＰＳＩ和ＰＳＩＩ的生物发生和复合体的组装是
相继出现的。突变体是功能基因组学研究的重要工具之一。可转移的ＤＮＡ（ＴＤＮＡ）插入已有效地用于功能基
因的鉴定与克隆［２］。当ＴＤＮＡ随机插入到与叶绿体发育有关的基因中时，就会对叶绿体的功能产生影响［３］。
如果该基因不表达或超表达，引起叶绿体的损伤，植物不能完全利用所吸收到的光能，过量的光能则以热量和荧
光的形式释放出，这类突变体在短波紫外光下呈现出很强的红色荧光，称为高叶绿素荧光（ｈｉｇｈｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｆｌｕｏ
ｒｅｓｃｅｎｃｅ，Ｈｃｆ）突变体。作为光合电子传递链受损标志的高叶绿素荧光表型，广泛地应用于筛选光合组分功能缺
失突变体，研究光系统结构和功能的变化［４］。
正向遗传学方法为功能基因组的研究手段之一，即通过对拟南芥突变体库的筛选，获得与光合作用相关的突
变体，并采用构建突变体库所用的质粒载体序列鉴定和克隆相关的突变基因，进而研究这些基因对叶绿体生物发
生及光合作用调控功能，以此构建相关的功能基因组。本研究以通过高荧光方法［４］筛选出的１株拟南芥（犃狉犪犫犻
犱狅狆狊犻狊狋犺犪犾犻犪狀犪）光合突变体为材料，对ＴＤＮＡ插入产生的突变进行了遗传分析和鉴定，并分析了色素含量、内
囊体膜色素蛋白复合物组成以及光系统的一些主要功能蛋白亚基的变化，为利用ＴＤＮＡ作为标签克隆该突变
基因和进行功能分析奠定基础。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
拟南芥高荧光突变体（ｈｉｇｈｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｏｆ犃狉犪犫犻犱狅狆狊犻狊，犎犮犳１）来源于Ｓｃｈｅｉｂｌｅ和Ｓｏｍｅｒｖｉｌｅ
第１７卷 第５期
Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１４５－１５０
１０／２００８
收稿日期：２００７１１０７；改回日期：２００８０３１８
基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项目（ＭＣＥＴ０７０２１４），科技部“９７３”前期研究项目（２００６ＣＢ７０８２０３），甘肃省自然科学基金项目
（０７１０ＲＪＺＡ０９５；０８０３ＲＪＺＡ０５１）和重点实验室开放基金项目（０３３１５５）资助。
作者简介：张峰（１９７１），男，陕西长安人，副教授，硕导，博士。Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｆ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｆ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ，ｗａｎｇｄ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
利用质粒ｐＳＫＩ０１５构建的拟南芥突变体种子库。用于转化的质粒ｐＳＫＩ０１５在ＴＤＮＡ区中携带一个ＰＰＴ乙酰
转移酶（Ｂａｒ）基因，能提供对除草剂Ｂａｓｔａ（商用除草剂，有效成分为ｐｈｏｓｐｈｏｎｏｔｈｒｉｃｉｎ，ＰＰＴ膦丝菌素）的抗性［２］。
野生型（Ｃｏｌ０）拟南芥种子（ｗｉｄｅｔｙｐｅ，ＷＴ）购自ＮｏｔｔｉｎｇｈａｍＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓＳｔｏｃｋＣｅｎｔｅｒ（ＮＡＳＣ）。种子经４℃春
化４８ｈ后，点播在泥碳土中（泥碳土∶蛭石为５∶１），在光照度１２０μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ），光照周期为１２ｈ／１２ｈ（光／
暗），温度２２℃，湿度５０％～７０％的光照培养室中生长约８周左右。
１．２ Ｂａｓｔａ抗性鉴定
突变体种子种在含有１０ｍｇ／Ｌ的ｐｈｏｓｐｈｏｎｏｔｈｒｉｃｉｎ上生长２周，检测ＴＤＮＡ诱导的除草剂抗性。
１．３ ＰＣＲ检测
剪取约０．５ｇ拟南芥叶片，用溴化十六烷三甲基铵（ＣＡＴＢ）法［５］提取基因组ＤＮＡ。ＰＣＲ扩增检测Ｂａｒ基
因，鉴定ＴＤＮＡ插入。ＰＣＲ循环参数为：９４℃，２ｍｉｎ，９４℃，１ｍｉｎ；６０℃，１ｍｉｎ；７２℃，３０ｓ，７２℃，１０ｍｉｎ，３０
个循环。引物对为：
Ｂａｒ５３ ５′ＣＴｇＡＡｇＴＣＣＡｇＣＴｇＣＣＡｇＡＡＡ３′
Ｂａｒ３５ ５′ＣＴｇＣＡＣＣＣＡＴＣｇＴＣＡＡＣＣＡＣＴＡ３′
Ａｃｔｉｎ５３ ５′ＣＣＴＣＣＡＡＴＣＣＡｇＡＣＡＣＴｇＴＡ３′
Ａｃｔｉｎ３５ ５′ＡＡＣＴｇｇｇＡＴｇＡＴＡＴｇｇＡｇＡＡ３′
１．４ 色素含量的测定
生长６周后测定叶片中的叶绿素含量，３次重复。取０．５ｇ叶片于液氮中研磨，用８０％丙酮充分溶解洗涤研
磨材料，提取液定容至５ｍＬ，５０００ｇ离心１０ｍｉｎ，收集上清液。上清用ＤＵ６４０分光光度计（Ｂｅｃｋｍａｎ，ＵＳＡ）测
定６４６和６６３ｎｍ处的光吸收值，色素含量按照Ｐｏｒｒａ等［６］的方法计算，单位μｇ／ｇＦＷ。
１．５ 类囊体膜的提取
取约０．５ｇ拟南芥叶片加入预冷的ＳＴＳ提取液（４００ｍｍｏｌ／Ｌ蔗糖，１０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ，２ｍｍｏｌ／ＬＭｇＣｌ２，５０
ｍｍｏｌ／ＬＨｅｐｅｓ，用ＫＯＨ调ｐＨ值至７．８），在４℃下研磨，提取液经３层擦镜纸过滤。５０００ｇ离心１０ｍｉｎ，弃去
上清液，沉淀用ＳＴＳ悬浮提取液重悬浮，后再以５０００ｇ离心１０ｍｉｎ，得到类囊体膜沉淀。沉淀用２００μＬＳＴＳ液
悬浮，取２０μＬ样品加入３ｍＬ８０％的丙酮后以分光光度计测定ＯＤ６４６和ＯＤ６６３的值。提取的类囊体膜立即使
用或在液氮中速冻后储存在－７０℃冰柜里。
１．６ 蓝绿温和胶电泳
参照李贝贝等［７］的方法。凝胶于室温下进行，用梯度混合仪灌制完成，次日进行电泳，分离胶为５．０％～
１３．５％，浓缩胶浓度为４％，溶液配置见表１。
１．６．１ 制样 类囊体膜用含２５ｍｍｏｌ／Ｌ，２０％甘油的溶液洗涤，后以１４０００ｇ下离心５ｍｉｎ，沉淀悬浮于１％十
二烷基麦芽糖苷（ＤＭ）增溶溶液中，充分混匀后以４００００ｇ离心１０ｍｉｎ。取上清液，加入１／１０体积的ＳｅｒｖａＧ溶
液（５％ＳｅｒｖａＧ，１００ｍｍｏｌ／ＬＢｉｓＴｒｉｓ，ｐＨ值７．０，０．５ｍｍｏｌ／Ｌ６氨基己酸，３０％甘油）并充分混匀后，上样。
表１ 蓝绿温和胶溶液的配制
犜犪犫犾犲１ 犘狉犲狆犪狉犪狋犻狅狀狅犳犵狉犪犱犻犲狀狋犫犾狌犲狀犪狋犻狏犲犵犲犾狊狅犾狌狋犻狅狀
项目Ｉｔｅｍ ４％浓缩胶Ｓｔａｃｋｉｎｇ ５％分离胶Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ １３．５％分离胶Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
４９．５％丙烯酰胺甲叉双丙烯酰胺Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅａｎｄｂｉｓａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ｍＬ） ０．１２５ ０．２１５ ０．６７５
１５０ｍｍｏｌ／ＬＢｉｓＴｒｉｓ，１．５ｍｏｌ／Ｌ６氨基己酸 Ａｍｉｎｏｃａｐｒｏｉｃａｃｉｄ，
ｐＨ值 Ｖａｌｕｅ７．０（ｍＬ）
３．３３ ２．３３ ２．３３
７５％甘油 Ｇｌｙｃｅｒｏｌ（ｍＬ） ０ ０．４７ １．８７
双蒸水ｄｄＨ２Ｏ（ｍＬ） ５．７３３ ３．４２７ ０．８２３
５％过硫酸胺ＡＰＳ（μＬ） １０７．０ ４０．０ ４０．０
ＴＥＭＥＤ（μＬ） ２０ ７．０ ７．０
总计Ｔｏｔａｌ（ｍＬ） １０ １０ １０
６４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５） １０／２００８
１．６．２ 电泳 电极缓冲液为含５０ｍｍｏｌ／ＬＮ［三（羟
甲基）甲基］甘氨酸（Ｔｒｉｃｉｎｅ），１５ｍｍｏｌ／ＬＢｉｓＴｒｉｓ，
ｐＨ值７．０的阴极缓冲液和含５０ｍｍｏｌ／ＬＢｉｓＴｒｉｓ，
ｐＨ值７．０的阳极缓冲液。电泳系统为ｈｏｆｅｒｍｉｇｈｔｙ
ｓｍａｌｖｅｒｔｉｃａｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓｕｎｉｔ，胶板厚度为０．７５
ｍｍ，电泳在４℃下进行。
１．７ ＳＤＳ－脲聚丙烯酰胺凝胶电泳
电泳条件参照Ｌａｅｍｍｌｉ［８］的方法。将经蓝色温和
胶分离的类囊体膜复合物胶条切下，于室温下在含６
ｍｍｏｌ／Ｌ尿素，５％十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ），２０％甘油，
１０％巯基乙醇，１０％甲醇，２５％含５０ｍｍｏｌ／Ｌ三羟基
氨基甲烷盐酸缓冲液（ＴｒｉｓＨＣｌ），ｐＨ 值６．８的浓缩
胶缓冲液（４×）的上样缓冲液中，添加０．２％的溴酚
蓝，变性３０ｍｉｎ，进行第二向电泳，即ＳＤＳ－脲聚丙烯
表２ 犛犇犛脲聚丙烯酰胺凝胶电泳溶液的配制
犜犪犫犾犲２ 犘狉犲狆犪狉犪狋犻狅狀狅犳犛犇犛狌狉犲犪犘犃犌犈狊狅犾狌狋犻狅狀
项目
Ｉｔｅｍ
１１．５％分离胶
Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
４．５％浓缩胶
Ｓｔａｃｋｉｎｇ
尿素Ｕｒｅａ（ｇ） ３．６ １．８
３０％丙烯酰胺甲叉双丙烯酰胺
Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅａｎｄｂｉｓａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ｍＬ）
３．８０ ０．７５
７５％甘油Ｇｌｙｃｅｒｏｌ（ｍＬ） １．３ ０
分离胶缓冲液Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｕｆｆｅｒ（８×）（ｍＬ） １．３ ０
浓缩胶缓冲液Ｓｔａｃｋｉｎｇｂｕｆｆｅｒ（４×）（ｍＬ） ０ １．２５
１０％十二烷基硫酸钠ＳＤＳ（１０×）（ｍＬ） ０．１ ０．０５
双蒸水ｄｄＨ２Ｏ（ｍＬ） ０．８ １．７
１５％过硫酸胺ＡＰＳ（ｍＬ） ０．０４ ０．０５
ＴＥＭＥＤ（ｍＬ） ０．００４ ０．００５
酰胺凝胶电泳。胶条挑入胶孔中并用２０％琼脂糖封顶，加入ＳＤＳ电极缓冲液，于室温下以３０ｍＡ电泳１ｈ。电
泳系统为ｍｉｎｉｐｒｏｔｅａｎＩＩＩ（ＢＩＯｒａｄ），胶板厚度为１．０ｍｍ。
２ 结果与分析
２．１ 突变性状的遗传分析及与ＴＤＮＡ的关系
从ＴＤＮＡ插入株系的后代Ｔ２代开始，连续２个世代对犎犮犳１的突变性状进行了遗传分析（表３）。结果表
明，在不同世代群体均表现为高荧光的突变性状，说明突变性状能稳定遗传，没有发生分离，犎犮犳１是纯合体。同
时，对犎犮犳１的Ｔ２，Ｔ３代的表型和Ｂａｓｔａ抗性的遗传进行了分析（表３）。结果显示，凡是高荧光的植株均表现
抗Ｂａｓｔａ，证实了高荧光突变与Ｂａｓｔａ抗性共分离。表明突变体表型是由于ＴＤＮＡ的插入引起的。
表３ 突变性状与犅犪狊狋犪抗性的共分离
犜犪犫犾犲３ 犆狅狊犲犵狉犲犵犪狋犻狅狀狅犳犺犻犵犺犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犳犾狌狅狉犲狊犮犲狀犮犲犪狀犱犅犪狊狋犪狉犲狊犻狊狋犪狀犮犲犻狀狋犺犲狆狅狆狌犾犪狋犻狅狀
犱犲狉犻狏犲犱犳狉狅犿犿狌狋犪狀狋犎犮犳１ 株数Ｎｏ．ｏｆｐｌａｎｔｓ
世代
Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
表型Ｐｈｅｎｏｔｙｐｅ
正常Ｎｏｒｍａｌ 高荧光 Ｈｉｇｈｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ
Ｂａｓｔａ抗性Ｂａｓｔａｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
敏感Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅ 抗性Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
合计
Ｔｏｔａｌ
Ｔ２ ０ １２６ ０ １２６ １２６
Ｔ３ ０ １３５ ０ １３５ １３５
以拟南芥叶片基因组ＤＮＡ为摸板，突变体（犎犮犳１）和野生型（ＷＴ）中都能扩增出８００ｂｐ左右的Ａｃｔｉｎ基因
条带，证明ＤＮＡ提取质量良好。为了进一步从分子水平上验证高荧光突变性状与ＴＤＮＡ之间存在共分离关
系，根据ＴＤＮＡ激活标签载体ｐＳＫ１０１５质粒上的一段长为４４４ｂｐ的Ｂａｒ基因序列［２］设计引物，对突变体和野
生型植株的基因组ＤＮＡ进行ＰＣＲ扩增（图１）。结果表明，具Ｂａｓｔａ抗性的高荧光突变体中能检测出１条约４５０
ｂｐ左右的Ｂａｒ基因特异条带，而对Ｂａｓｔａ敏感的野生型植株无特异性的扩增带出现 （图１）。表明犎犮犳１的突变
性状与ＴＤＮＡ的插入相关。
２．２ 突变体的叶绿素色素含量变化
在正常生长条件下，该突变体生长速率只有野生型的６０％左右，叶色发黄。对突变体和野生型叶片叶绿素
含量进行了测定（表４）。结果显示，突变体（犎犮犳１）叶片中叶绿素含量较同时期野生型（ＷＴ）相比都明显降低。
Ｃｈｌａ降为野生型的６０．９５％，Ｃｈｌｂ降为野生型的６７．４０％，Ｃｈｌａ＋ｂ为野生型的６２．４９％，Ｃｈｌａ／ｂ则为野生型的
９０．２５％。影响光合作用的主要色素Ｃｈｌａ降低较多，与突变体的叶色发黄的表型相一致。说明由于ＴＤＮＡ的
插入，突变体中的叶绿体发育受到影响，不能正常吸收光能。
７４１第１７卷第５期 草业学报２００８年
２．３ 类囊体膜蛋白复合物的结构变化
图１ 犜犇犖犃插入的犘犆犚验证
犉犻犵．１ 犘犆犚犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犜犇犖犃犻狀狊犲狉狋犻狅狀犻狀犠犜犪狀犱犎犮犳１
为了研究突变体中类囊体膜蛋白复合物的结构
是否发生了变化，采用蓝绿温和胶电泳系统（ＢＮ
ＰＡＧＥ）［７］。将类囊体膜用温和去垢剂１％ＤＭ进行
增溶后，用ＢＮＰＡＧＥ分离类囊体膜各个蛋白复合
物分离出５个主要的条带，复合物的位置通过适当
的抗体来鉴定［７，９］。图２显示出的５个主要的条带
分别为：ＰＳＩ＋ＰＳＩＩ二聚体（条带Ｉ），ＰＳＩＩ单体（条带
ＩＩ），缺失叶绿体蛋白４３（ＣＰ４３）亚基的ＰＳＩＩ（条带
ＩＩＩ），ＬＨＣＩＩ三聚体（条带ＩＶ），ＬＨＣＩＩ单体（条带
Ｖ）。
表４ 突变体和野生型叶片叶绿素含量
犜犪犫犾犲４ 犆狅狀狋犲狀狋狅犳犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾狆犻犵犿犲狀狋狊狅犳犠犜犪狀犱犎犮犳１
材料
Ｍａｔｅｒｉａｌ
叶绿素色素含量ＣｏｎｔｅｎｔｏｆＣｈｌｏｒｏｐｈｙｌ （μｇ／ｇ）
Ｃｈｌａ Ｃｈｌｂ Ｃｈｌａ＋ｂ Ｃｈｌａ／ｂ
ＷＴ １３３６．６±２６．０ ４２０．２±２２．４ １７５６．８±４８．４ ３．１８±０．１２
犎犮犳１ ８１４．６±３１．２ ２８３．２±２３．２ １０９７．８±５４．４ ２．８７±０．１０
犎犮犳１／ＷＴ（％） ６０．９５ ６７．４０ ６２．４９ ９０．２５
结果显示，在等色素上样量的条件下，突变体
图２ 犠犜和犎犮犳１类囊体蓝绿温和胶电泳图谱
犉犻犵．２ 犅犖犘犃犌犈犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺狔犾犪犽狅犻犱犿犲犿犫狉犪狀犲
狆狉狅狋犲犻狀犮狅犿狆犾犲狓犲狊狅犳犠犜犪狀犱犎犮犳１
（犎犮犳１）和野生型（ＷＴ）蛋白条带表现出明显的差
异。与野生型相比，突变体中ＰＳＩＩ含量明显降低
（条带Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ），说明ＰＳＩＩ单体发生了降解和ＰＳＩＩ
二聚体解聚；作为ＰＳＩＩ的外周天线组分的ＬＨＣＩＩ
单体（条带Ｖ）的蛋白组分减少。犎犮犳１中ＰＳＩＩ复
合体的组装受到严重地影响。
２．４ 内囊体膜蛋白复合物亚基的变化
将ＢＮ胶条切下，进行第２向ＳＤＳ脲聚丙烯酰
胺电泳。依据各自的分子质量不同，将蛋白质复合
物的各个亚基清楚地分开，蛋白亚基的位置由相应
的抗体来鉴定［７，９］。图３所示，野生型中可以看到明
显的光系统Ｉ反应中心蛋白（ＰｓａＡ／Ｂ），叶绿体蛋白
４７（ＣＰ４７），叶绿体蛋白４３（ＣＰ４３），光系统ＩＩ反应中
心蛋白（Ｄ１，Ｄ２）和捕光色素蛋白（ＬＨＣＩＩ）等蛋白，而突变体中的ＰＳＩＩ蛋白ＣＰ４７，ＣＰ４３，Ｄ１，Ｄ２含量和ＬＨＣＩＩ蛋
白明显减少。ＰＳＩ反应中心蛋白ＰｓａＡ／Ｂ含量与野生型中相差不大。因此，突变体中ＰＳＩＩ中主要蛋白亚基含量
比野生型显著降低，而其他复合物如ＰＳＩ反应中心蛋白含量基本未变。说明由于ＴＤＮＡ的插入，控制ＰＳＩＩ蛋
白质合成的相关基因发生了突变。
３ 讨论
光合突变体在进行光合作用功能解析，揭示核基因参与叶绿体功能的调节机理以及时空调控机制上起着重
要作用。用各种插入元件构件突变体文库的方法已成为功能基因组研究的一个重要部分［１０］。对突变体进行
了遗传分析和分子检测，证实其确实是由ＴＤＮＡ插入引起的，而不是由于ＴＤＮＡ在整合过程中造成缺失所导
８４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５） １０／２００８
图３ 以犛犇犛脲聚丙烯酰胺凝胶电泳为第２向分析 犠犜和犎犮犳１类囊体膜蛋白复合物组成
犉犻犵．３ 犜狑狅犱犻犿犲狀狊犻狅狀犪犾犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺狔犾犪犽狅犻犱犿犲犿犫狉犪狀犲狆犻犵犿犲狀狋狆狉狅狋犲犻狀犮狅犿狆犾犲狓狊犲狆犪狉犪狋犲犱犫狔犫犾狌犲狀犪狋犻狏犲犵犲犾犲犾犲犮狋狉狅狆犺狅狉犲狊犻狊
致的［１１］。初步鉴定了一个由ＴＤＮＡ插入引起的高荧光突变体，遗传分析表明突变性状与ＴＤＮＡ共分离，因此
ＴＤＮＡ可以作为分子标签来分离控制该性状的基因。
Ｃｈｌａ和Ｃｈｌｂ是绿色植物叶绿体中接受光能的主要分子，大多数以色素蛋白复合物的形式结合在ＬＨＣＩＩ。
Ｃｈｌａ和Ｃｈｌｂ也是保证光合膜上蛋白质稳定的重要因素，在缺乏叶绿素ｂ时，不同的ＬＨＣＩＩ蛋白多肽有不同的稳
定性［１２，１３］。因此，突变体内囊体膜上ＬＨＣＩＩ含量的降低，可能是由于色素的缺乏而导致ＬＨＣＩＩ的稳定性降低，
其多肽成分部分降解或处于快速周转造成的。
ＰＳＩＩ是进行光合作用原初光化学反应的功能蛋白复合物。除了进行原初电荷分离的电子传递组分外，这个
系统还含有超过２０种蛋白和５０多个辅助因子，且有单体，双体和超聚体等多种聚合形式［１４］。蓝绿温和胶电泳
系统可以根据内囊体膜复合物自身的分子质量，同时在一块胶上以近似天然的状态将ＰＳＩ，ＰＳＩＩ，ＬＨＣＩＩ的不同
聚合状态的蛋白质复合物，ＣＰ４３缺失的ＰＳＩＩ复合物更好的分离，条带更清晰［７，１５］，且大部分蛋白质复合物都保
持其完整性。本研究发现，与野生型相比，突变体ＰＳＩＩ的二聚体含量降低，ＰＳＩＩ的单体和缺失ＣＰ４３亚基的含量
明显降低。ＰＳＩＩ的外周天线组分的ＬＨＣＩＩ单体的蛋白含量减少。因此突变体犎犮犳１中ＰＳＩＩ复合体的组装受
到严重地影响。
采用ＳＤＳ脲聚丙烯酰胺凝胶电泳进行第２向电泳，当ＳＤＳ与蛋白质结合后，蛋白质各亚基可以根据分子质
量而分开［１６］。通过二向电泳技术清楚地发现了拟南芥突变体和野生型在光系统复合体结构与主要蛋白亚基之
间的变化，即ＰＳＩＩ的主要蛋白亚基ＣＰ４７，ＣＰ４３，Ｄ１，Ｄ２，ＬＣＨＩＩ的含量降低。所以，由于ＴＤＮＡ的插入，导致核
基因编码的有关叶绿体ＰＳＩＩ发育的某个基因被敲除或表达量降低，而明显地影响到叶绿体的光系统复合体的组
装，蛋白质的表达以及叶绿素含量等生理功能的改变［１７～１９］。本研究获得的高荧光突变体，对控制该性状基因的
克隆，对了解该基因参与叶绿体发育的调控机理将具有重要意义。
致谢：张立新教授提供种子，并对试验给予了指导。
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９４１第１７卷第５期 草业学报２００８年
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ＴｈｅｐｉｇｍｅｎｔｓｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｐｒｏｔｅｉｎｃｏｍｐｌｅｘｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙＢＮＰＡＧＥａｎｄ
ＳＤＳｕｒｅａＰＡＧＥ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄ：ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｐｉｇｍｅｎｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎ犎犮犳１．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ
ＰＳＩＩｄｉｍｅｒ，ＰＳＩＩｍｏｎｏｍｅｒ，ＣＰ４３ｌｅｓｓＰＳＩＩａｎｄＬＨＣＩＩｍｏｎｏｍｅｒｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｍｅｃｒｕｃｉａｌｓｍａｌ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｒｏｔｅｉｎｓＣＰ４３，ＣＰ４７，Ｄ１，Ｄ２ａｎｄＬＨＣＩＩｍｏｎｏｍｅｒｗｈｉｃｈａｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍＩＩｗｅｒｅｄｅ
ｇｒａｄｅｄ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｅｐｒｏｔｅｉｎｐｓａＡ／Ｂｗｅｒｅｌｉｔｔｌｅａｆｆｅｃｔｅｄ．Ｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｂｏｖｅｗｅ
ｄｅｄｕｃｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｕｔａｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｍａｙｌｉｅｉｎＰＳＩＩ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：犃狉犪犫犻犱狅狆狊犻狊；ＴＤＮＡｉｎｓｅｒｔｉｏｎ；ｔｈｙｌａｋｏｉｄｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｏｔｅｉｎｃｏｍｐｌｅｘｅｓ；犎犮犳１ｍｕｔａｎｔ
０５１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５） １０／２００８