[发明专利]FPA和FPAL在调控植物叶绿体发育中的应用

说明书

本发明公开了FPA和FPAL在调控植物叶绿体发育中的应用。本发明提供了如下1)‑3)中任一种物质在如下a‑c中至少一种中的应用：1)蛋白FPA和/或FPAL；2)编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子；3)含有编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；a)调控植物叶绿体发育；b)使植物白化苗变为绿色苗；c)调控植物叶绿体基因的表达。本发明从模式植物拟南芥中鉴定到了FPA和FPAL基因，通过研究该基因突变后导致的植物表型及其翻译后蛋白的生物学功能，详细描述了FPA和FPAL两个蛋白在植物叶绿体发育过程中的作用及其调控叶绿体编码基因的方式，为外源蛋白在叶绿体中高表达提供了可操作的技术手段。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其涉及FPA和FPAL在调控植物叶绿体发育中的应用。

背景技术

叶绿体是植物进行光合作用的重要场所，目前广泛被接受的理论是叶绿体来源于古老的蓝细菌被真核生物内吞后的共生作用。在长期的进化过程中，蓝细菌

基因组中的大部分基因被整合到宿主基因组中，生成叶绿体。叶绿体基因组包含大约100个基因，这些基因编码的蛋白是光合复合体的重要亚基和质体基因表达调控蛋白。

叶绿体中参与光合作用的复合体由核编码和叶绿体编码的蛋白共同组成。叶绿体编码基因与核编码基因之间的协同作用对叶绿体的正常发育及行使功能具有重要的意义。质体编码的RNA聚合酶PEP主要负责叶绿体自身编码基因的转录。PEP复合物的活性调节对植物叶绿体的发育至关重要。植物体内包含两种RNA聚合酶：核编码的质体RNA聚合酶(NEP)和质体编码的RNA聚合酶(PEP)(Liere et al,2011；YagiShiina,2012)。NEP是T3/T7噬菌体型的RNA聚合酶，主要负责植物看家基因的转录，例如PEP的核心亚基和核糖体蛋白等(Puthiyaveetil et al,2010)。然而PEP是细菌型的RNA聚合酶，起源于蓝细菌，主要负责光合相关基因的转录。NEP和PEP聚合酶在叶绿体基因转录过程中行使不同的功能，以应答植物发育过程和外界各种环境条件的变化(Emanuel et al,2004；Zoschke et al,2007)。根据PEP和NEP所负责的不同叶绿体基因转录，可以把叶绿体基因分成三大类：第一类，主要由PEP负责转录的光合相关基因(psaA,psbA，psbD)；第二类，PEP和NEP共同负责转录的看家基因(clpP,rrn,operon)；第三类，NEP负责转录的accD和rpoB等基因(Allison et al,1996；et al,2015)。

PEP复合物定位于质体的类核区，以可溶和不溶的两种状态存在，不溶状态的复合物被命名为TAC(insoluble transcriptional active chromosome)(Pfalz et al,2006)。蛋白质组学分析PEP复合体鉴定出50多个PEP复合物亚基，其中18个是不溶的TAC组分(Pfalz et al,2006；reviewed in Yu et al,2014)。TAC蛋白是被子植物和苔藓植物所特有。之前的很多研究表明，PEP复合物亚基缺失后导致PEP复合物活性降低，叶绿体翻译下降，最终导致植物出现白化表型，这些现象表明TAC亚基蛋白参与PEP依赖的转录。对于植物来说，PEP复合物活性直接影响了叶绿体的发育，其对叶绿体调节的机制研究就显得尤其重要。虽然大部分的PEP复合体已经被鉴定，但是PEP复合体的调控机制仍然不清楚。

发明内容

本发明的一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的用途。

本发明提供的如下1)-3)中任一种物质在如下a-c中至少一种中的应用：

1)蛋白FPA和/或FPAL；

2)编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子；

3)含有编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；