叶绿体基因组在系统发育学及基因工程领域的应用

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1、细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志第26卷第2期细胞生物学杂志Vol.26,No.22∞4年4月ChineseJoumalofCellBiologyApril,2004叶绿体基因组在系统发育学及基因工程领域的应用燕安*，朱登云细胞生物学杂志(中国农业大学生物学院，北京100094)细胞生物学杂志细胞生物学杂志摘要:介绍了叶绿体基因组在系统发育学和基因工程这两个领域的应用研究进展:1)叶绿体基因组的DNA序列比较为植物系统发育学研究提供了可靠数据基础细胞生物学杂志;2)叶绿体基因工程是高水平表达外源基因的重要途径之一，在生产医用蛋白、改良作物

2、农艺性状和环境保护等方面有细胞生物学杂志着广阔的应用前景。关键词:叶绿体基因组:系统发育学:基因工程中图分类号:Q941,Q75文献标识码:A文章编号:0253-9977(2004)02-153-04叶绿体基因组的应用研究虽然领域不大，但近基因组并不编码光合作用所需要的所有的蛋白，只年来非常活跃。基于叶绿体基因组的保守性和易于有将叶绿体基因组和核基因组编码产物进行精细的分析的特点，分类学家们在系统发育的研究中广泛装配，才能构建出有光合作用活性的酶复合体。细胞生物学杂志地使用叶绿体DNA。叶绿体基因组的多拷贝性则使它成为一个优良的遗传载体。细胞生物学

3、杂志2叶绿体基因组在植物系统发育研究上细胞生物学杂志的应用1叶绿体基因组结构与功能细胞生物学杂志2.1叶绿体基因组用于植物系统发育研究的优点叶绿体作为一个具有特殊遗传机制的细胞器，DNA序列比较是分细胞生物学杂志子系统学最有用的工具，是伴随着染色体外遗传现象的发现而被认识的。一细胞生物学杂志植物叶绿体基因组的两个特点为在种级以上较高阶般认为，高等植物叶绿体基因组是由蓝细菌入侵而元的系统发育研究提供了显著的优点。首先，叶绿来。叶绿体基因组多是以环状双链DNA分子的形式体基因组是仅次于核基因组的第二大基因组，为比存在的，在细胞中是多拷贝的，大小在120

4、-190kb较研究提供了一个较大的数据基础。其次，叶绿体左右。从结构上看，叶绿体基因组是十分保守的，DNA的核酸置换率适中，在应用上很有价值。叶地钱、水稻、烟草的叶绿体基因组的全序列具有较绿体基因组的编码区和非编码区的分子进化速度差广泛的代表性。它分为大单拷贝序列(largesingle异显著，分别适用于不同层次的系统学研究[31。copy,LSC)、小单拷贝序列(smallsinglecopy,编码区的DNA变化会带来很大的表型改变，SSC)和反向重复序列(invertedrepeatsequence,IR)。细胞生物学杂志细胞生物学杂志因此进化

5、速度较慢，适用于较高阶元(科、目乃至但叶绿体基因组的保守性也是相对的，Zhang川等人更高)的系统发育学研究。Sean[41等人采用了叶绿体细胞生物学杂志发现在双鞭甲藻(Dinoflagellate)中叶绿体基因组的结基因组的17个基因片段(主要是编码区基因，含3个构是十分特殊的，不同的基因处在不同的微小环状十分保守的内含子)对主要被子植物的系统发育进行细胞生物学杂志DNA上，存在着一个基因一个小环的对应关系细胞生物学杂志。了分析，理清了各主要分枝间的关系。Masanori[51Jason[21等人使用基于DNA纤维的原位杂交技术研究等人对角苔(A

6、nthocerosformosae)的叶绿体基因组进了叶绿体基因组在细胞中的组织结构，发现在叶绿行了全序列分析，并将角苔叶绿体基因组编码的52体中DNA的高级结构的可变性比以往设想的要大。种蛋白与高等陆生植物的对应蛋白进行了比较，认由一至四个拷贝的环形DNA分子构成线状或环状的为角苔与高等陆生植物是平行进化的关系。Akiko[61DNA纤维，其中以单拷贝的DNA纤维为主。叶绿体是与光合作用直接相关的细胞器，叶绿收稿日期:2003-05-06:修回日期:2003-07-15体基因组的功能也跟光合作用密不可分。但叶绿体*通讯作者.E-mai1:yana

7、npaper@hotmail.com细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志细胞生物学杂志154细胞生物学杂志第26卷等人从两种原叶绿体生物(prochlorophytes)和几种主叶绿体转基因技术没有任何安全隐患。Maria[12)等人要的真叶绿体生物中分离出合成叶绿素b的基因并将aadA基因转入烟草叶绿体基因组，并将转基因烟对其进行系统学分析，结果发现这些基因有着共同草叶片在模拟自然条件下埋入土壤使其腐烂，最后的起源。这一结果说明，

8、营好氧光合生活细菌的祖在土壤中用PCR法仍能检测到植dA基因。这一研究先(包括含有叶绿体的细菌的祖先)同时含有叶绿素b表明