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科学网—德国研究发现植物细胞叶绿体存在基因开关

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据《朝日新闻》报道,日本专家近日成功地利用叶绿体转基因技术提高植物的光合作用能力,使它们的生长周期大幅缩短。
植物细胞内的叶绿体DNA与细胞核内的DNA不同,它与光合作用有关。日本奈良尖端科学技术大学院大学的研究人员注意到,植物体内有两种对光合作用很重要的酶基因,于是他们尝试用高活性蓝藻的光合作用相关基因代替了烟草的这类基因。
结果烟草的光合作用速度比原来提高70%,15周后它们长得比普通烟草高40%,其从光合作用中得到的淀粉也比原来增加70%。
研究人员介绍说,他们正在利用水稻和小麦进行类似试验,希望能帮助粮食增产。

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在植物细胞中,基因不仅可以在细胞核和线粒体上识别,及在蛋白质上找到,还可以在光合作用产生的叶绿体上显示出DNA特征和构成蛋白质的核糖体信使RNA。德国马克斯普朗克分子植物学研究所的科学家首次在烟草叶绿体中发现了对蛋白质的构成起调控作用的基因开关,借助所谓的核糖开关,可以开启或关闭烟草植物中的叶绿体基因。未来利用这种核糖开关,可以提高转基因作物的生物安全性。

要构成一种有特定基因的蛋白质,首先必须使DNA转录成所谓的信使RNA,这些RNA分子起引导作用,由其引导来搭建细胞的蛋白质工厂。几年前,科学家已经在细菌细胞段中发现了一些信使RNAs,可以与代谢物连接,通过改变RNA分子的空间结构,就可以开启或关闭蛋白质生产。核糖开关对于细菌来说是一个快速和有效的控制蛋白质合成的方法,但在植物细胞的叶绿体内,之前还没有发现自然存在的核糖开关。

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