【摘 要】
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光照是影响药用植物生长发育和次生代谢合成的重要环境因子,研究药用植物不同光照条件下的响应机制对于人工栽培中光照条件的选择具有重要参考价值。光系统Ⅱ上的天线蛋白Lhcb2被证明在植物光适应下的光系统状态转变中发挥关键作用,并且在药用植物南极漆姑草（Colobanthus quitensis）和东南景天（Sedum alfredii）的研究中发现,Lhcb2是造成药用植物不同生态型光合表现差异的关键基
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光照是影响药用植物生长发育和次生代谢合成的重要环境因子,研究药用植物不同光照条件下的响应机制对于人工栽培中光照条件的选择具有重要参考价值。光系统Ⅱ上的天线蛋白Lhcb2被证明在植物光适应下的光系统状态转变中发挥关键作用,并且在药用植物南极漆姑草（Colobanthus quitensis）和东南景天（Sedum alfredii）的研究中发现,Lhcb2是造成药用植物不同生态型光合表现差异的关键基因。盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis）是一种产薯蓣皂素的药用攀援植物,据文献报道有三种生态型:弱光型、中等光型和强光型。它们在三种光照强度下表现出不同的光合响应,存活率也有所不同。目前,研究只停留在对其中弱光生态型的光合生理以及光适应能力的探讨,缺乏三种生态型之间的分析比较。本实验拟研究盾叶薯蓣中Lhcb2蛋白的结构特性,为之后盾叶薯蓣不同光生态型之间的蛋白水平上的横向比较打下基础。本论文开展了以下五项研究工作:（1）采用RACE同源克隆方法,得到盾叶薯蓣Lhcb2基因（DzLhcb2）全长;（2）将DzLhcb2连入pET-32a载体,进行原核表达,并进行了western blot验证;（3）用经典体外色素结合重组的方法,将蛋白进行了体外重组,并用镍柱纯化;（4）运用吸收光谱和圆二色谱对所纯化的蛋白进行了蛋白特性分析;（5）最后,运用新得到的盾叶薯蓣基因组序列信息,鉴定和分析了盾叶薯蓣Lhcb基因家族。通过以上实验和数据分析,得到如下结论:（1）DzLhcb2的CDS序列共795 bp,编码264个氨基酸;（2）LHC蛋白经典体外重组方法适用于盾叶薯蓣蛋白的研究工作,所获得的色素结合蛋白的二级结构与其他物种中得到的该蛋白二级结构很相似;（3）鉴定出的14个Lhcb蛋白均含有CAB结构域,它们所对应的基因分布在1号,2号及6号染色体上;（4）通过对所构建的盾叶薯蓣（D.zingiberensis）与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、二穗短柄草（Brachypodium distachyon）及衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的系统进化树的分析,我们发现,Lhcb蛋白划分为主要LHCⅡ,次要天线和藻类Lhcbm蛋白三个进化分支;（5）这些Lhcb基因家族成员主要在叶和地上茎中表达,根状茎中表达量极低,Lhcb7相比其他基因表达量较高。本研究将LHC蛋白经典体外重组方法成功应用于药用植物,并且鉴定出盾叶薯蓣中其他13个Lhcb基因。对盾叶薯蓣Lhcb2蛋白的序列信息和结构特性分析,有利于后续对盾叶薯蓣不同光生态型之间的差异比较,以及进行分子和蛋白水平上的更深层次的研究。而盾叶薯蓣Lhcb基因家族其他成员序列信息的揭示,也利于后续探究其他Lhcb家族成员对于盾叶薯蓣不同光生态型表现所发挥的作用。
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