AT103基因是自拟南芥中分离到的一个新基因，它所编码的蛋白质含有一个碱性亮氨酸拉链结构域及一个[(D/E)EX2H]2基序，同时，从高等植物到微生物，均发现了它的同源基因的存在，如水稻(Oryza sativa)、拟南芥（Arabidopsis thalina）、裂叶牵牛（Pharbitis nil）、大戟（Euphorbia esula）、绿藻（Chlamydomonas renhardtii）、紫色细菌（Rubrivivax gelatinosus）等。这类基因在高等植物之间的保守性很高，在能进行光合作用的微生物（如绿藻、紫色细菌等）中也具有相当高的保守性。据此，我们推测它们可能参与光合生物中某种重要的生理生化过程。因此，阐明拟南芥AT103基因及其同源基因在植物发育和在光信号传导中的生物学功能，获得这一重要功能基因的自主知识产权, 为该基因的进一步应用开发奠定基础，具有重要的理论和实践意义。根据AT103及已知的同源基因，我们设计简并引物，利用烟草作为研究材料克隆了AT103基因的同源基因TAT，并对它的表达模式进行了研究。首先，我们提取烟草叶片的总RNA并作反转录，利用简并引物作RT-PCR，扩增得到了一个1000bp左右的中间片段。在此基础上，我们通过对3’和5’端RACE PCR扩增，分别得到了烟草TAT基因的5’和3’端的基因片段。经过拼接，我们得到了烟草TAT基因的全长cDNA片段。据此，我们设计烟草TAT基因的特异引物，通过RT-PCR反应，我们克隆到烟草TAT的全长基因。对该基因进行测序表明烟草TAT基因全长1116bp，共编码371个氨基酸的蛋白质。将其命名为烟草TAT(Tobacco AT103-like)基因，并在Genbank注册，注册号为AY221169。Northern blot表明该基因的表达受光照的诱导，在黑暗中不表达，而经光照处理后，mRNA丰度逐渐升高，表明光对是启动该基因表达的重要因素。对烟草进行强光处理，发现TAT基因的表达量较之对照明显降低，这表明强光下该基因的表达受到一定程度的抑制；而用4℃低温处理4小时，发现其mRNA的表达量显著提高，这表明该基因的表达是受低温诱导的。利用反义RNA技术，将CaMV35s启动子驱动的反义AT103和TAT基因分别导入到拟南芥和烟草中，获得了相应的转基因植株，通过对转基因植株的生理生化指标的测定，结合转基因植株的Northern blot杂交分析，初步确定了该类基因的功能。首先，用拟南芥AT103基因和烟草TAT基<WP=7>因构建起两个反义表达载体pBI-AT103和pBI-TAT，分别用Floral Dip法转化拟南芥和用叶盘法转化烟草，经过筛选分别得到了相应的拟南芥和烟草的转基因植株。观察发现，转反义基因的拟南芥在幼苗期死亡；而转反义基因的烟草表现出严重的叶色变浅、生长受抑，检测到其叶绿素含量仅为对照的30%左右。分别提取转基因烟草和野生型烟草的叶片的RNA，用TAT全长基因为探针，进行Northern杂交发现，转基因植株TAT的基因的表达受到明显的抑制，与野生型烟草相比表达量降低。荧光参数的测定结果表明在弱光下转基因烟草和对照差别不大，而在强光下差异显著。通过对转基因烟草的光合测定发现，转基因烟草的光合速率较之于对照，有了显著的下降。由于转基因植株和野生型植株的细胞间隙CO2浓度相近，表明转基因植株光合能力的下降并不是由于气孔导度的下降引起的，而是转反义基因后导致叶绿素合成受到强烈的抑制所致。据此，我们初步推测烟草TAT基因参与了烟草中叶绿素的合成过程。通过对所得到的烟草TAT基因及相应的同源基因进行序列分析发现，该基因所编码的蛋白质均含有也存在一个亮氨酸拉链结构域及[EXnEXRH]2基序。前者可能帮助它们以亮氨酸拉链的形式结合成同源二聚体蛋白；后者则是去饱和酶所特有的结构，即它也可能作为叶绿素合成过程中催化某步双键形成反应的酶。我们利用克隆烟草TAT基因的简并引物，对TAT类基因在高等植物中分子进化进行了研究。利用同源克隆的方法，我们在黄瓜、小麦、油菜、柳树、蔷薇、菠菜、三叶草等植物的叶片中克隆到一系列的与烟草TAT基因具有高度同源性cDNA片段(已在Genbank注册)。同时结合在Genbank上以烟草TAT和拟南芥AT103基因的氨基酸保守区段为检索词的搜寻结果，我们发现一系列具有相同的的保守区的蛋白质，这一类基因所编码的蛋白质组成了一个新的蛋白质家族。根据该基因所编码的蛋白质的同源性所绘制的进化树表明它在高等植物与紫色细菌和绿藻在进化过程中分离较早，而在高等植物之间亲缘关系相对要近一些。