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21年前,人们在蓝藻类囊体膜上发现了一种新型的光合膜蛋白复合体,称之为NADPH脱氢酶复合体(NDH-1)。研究发现,该复合体介导了围绕光系统1的循环电子传递、参与细胞呼吸和CO2吸收。迄今为止,人们已发现NDH-1复合体的至少18种组成亚基(NdhA-S)。
为进一步研究蓝藻NDH-1复合体的亚基组成及各自的功能,我们利用高光对集胞藻6803的突变体库进行筛选,分离得到两个在高光下生长缓慢,而在正常光条件下与野生型细胞生长无显著差异的突变体。PCR检测结果发现,两个突变体中slr1280基因(ndhK基因)被突变。为进一步探究蓝藻NdhK亚基的生理功能,我们利用同源重组方法,构建pUC-△ndhK载体,并通过自然转化获得相关突变体,经多次继代培养后,利用PCR、Western等技术对所获突变体进行核酸和蛋白水平的鉴定。结果表明,KamR编码序列成功捅入ndhK基因保守区域,并且成功抑制了ndhK基因的表达。由此,我们成功获得了ndhK基因的缺失突变体。
然后,我们利用叶绿素α荧光、P700+氧化还原以及P700+暗还原等参数对NdhK亚基的生理功能进行分析。结果发现NdhK亚基的缺失削弱了由NDH-1介导的围绕光系统Ⅰ的循环电子传递,并且这种削弱与NDH-1的表达与组装无关。为了验证上述结果,我们又利用高光作为培养条件,对突变体进行培养,结果表明在高光条件下,ndhK基因缺失突变体生长受到明显抑制,且相关生理参数也明显下调。这一结果再次肯定NdhK亚基的缺失降低了NDH-1介导的围绕光系统Ⅰ的循环电子传递活性。
综上所述,本论文的研究结果首次提出NdhK亚基的缺失削弱了围绕光系统Ⅰ的循环电子传递,并且这种削弱与NDH-1复合体的表达与组装无关。