谷子叶绿体基因RNA编辑位点的鉴定与分析

作     者：杜晓芬 王智兰 韩康妮 连世超 李禹欣 张林义 王军 DU Xiao-Fen;WANG Zhi-Lan;HAN Kang-Ni;LIAN Shi-Chao;LI Yu-Xin;ZHANG Lin-Yi;WANG Jun

作者机构：山西农业大学谷子研究所/杂粮种质创新与分子育种山西省重点实验室/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室山西长治046011 

出 版 物：《作物学报》 (Acta Agronomica Sinica)

年 卷 期：2022年第48卷第4期

页      面：873-885页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：山西省农业科学院国家自然科学基金培育项目(YGJPY1906) 山西省自然基金面上项目(201901D1114545) 山西省青年基金面上项目(201901D211556) 山西省农业科学院农业科技创新研究课题(YCX2020YQ35) 山西省农业科学院杂粮分子育种平台专项(YGC2019FZ3)资助。 

主　　题：谷子 叶绿体 RNA编辑 突变体 

摘      要：RNA编辑是高等植物叶绿体基因转录后加工修饰的现象,它会影响叶绿体发育,导致植株叶片出现黄化或白化等表型。本研究以长农35号及其2份叶色突变体(E752和E1005)为试验材料,利用紫外分光光度计测定了苗期叶绿素含量,通过透射电镜观察了叶绿体结构;利用在线工具Prep-Cp对谷子叶绿体基因RNA编辑位点进行了预测,通过PCR、RT-PCR及测序等方法对预测到的编辑位点进行了验证,并与其他单子叶作物的编辑位点进行了比较分析;进一步利用荧光实时定量方法,分析rpoB及依赖PEP转录的光合途径相关基因(ndhG、psaA、psbA和rbcL)在不同发育时期的表达水平;最后,利用生物信息学分析ropB编辑前后蛋白二级结构的变化。结果表明,与长农35号相比,2份叶色突变体叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常;在谷子中,有10个叶绿体基因共计20个位点发生RNA编辑,所有编辑位点均为胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)的转换,不同基因的编辑位点存在数量差异,其中ndhB编辑位点数量最多,共计6个;20个编辑位点中,有19个位点在物种进化上具有较高保守性,只有rpoC1-2753为谷子中特有的编辑位点;在长农35号及其2份叶色突变体中,rpoB的3个编辑位点(rpoB-467、rpoB-545和rpoB-560)存在编辑效率差异,而这种编辑效率的改变导致rpoB表达水平改变,进一步可能影响了ndhG、psaA、psbA和rbcL表达水平的变化;生物信息学分析表明,rpoB-467和rpoB-560编辑前后影响了蛋白二级结构。研究结果为解析叶绿体RNA编辑参与谷子叶绿体发育的分子机制奠定了一定基础。