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本书本书汇集了作者近10年的研究成果，全面深入地分析了植基单磷酸激酶VTE6的功能及其影响PSI生物发生的分子机制。首次从分子水平揭示了植醇磷酸化途径参与叶绿醌和生育酚的生物合成，并进一步从植物生理学、分子生物学及遗传学等多方面系统性地分析了叶绿醌在光合电子传递链上发挥的重要作用。
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| 目錄：
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第一章 绪论
1.1 光合作用 2
1.1.1 光合作用场所 2
1.1.2 叶绿体结构 3
1.1.3 光系统Ⅰ复合物结构 5
1.1.4 光系统Ⅰ复合物电子传递链 7
1.2 叶绿醌（维生素K1）概述 8
1.2.1 叶绿醌的发现及其化学结构 8
1.2.2 叶绿醌性质及其生物学功能 9
1.2.3 植物中叶绿醌的检测与分布 11
1.2.4 植物中叶绿醌生物合成途径 12
1.2.5 蓝藻中叶绿醌生物合成途径 17
1.2.6 叶绿醌维持PSⅠ的功能研究 18
1.3 生育酚概述 19
1.3.1 生育酚的结构 19
1.3.2 生育酚的分布及功能 20
1.3.3 生育酚的生物合成途径 21
1.4 研究设想及意义 23
第二章 植醇磷酸化途径参与叶绿醌生物合成研究
2.1 研究方案 25
2.1.1 研究材料 25
2.1.2 研究方法 25
2.2 拟南芥vte6 突变体的表型、鉴定与互补研究 30
2.3 VTE6 参与植醇磷酸化途径合成植基二磷酸 32
2.4 植醇磷酸化途径参与叶绿醌的生物合成 34
2.5 本章小结 37
第三章 vte6 突变体的光合特性研究
3.1 研究方案 40
3.1.1 研究材料 40
3.1.2 研究方法 40
3.2 VTE6 蛋白特性研究 45
3.2.1 VTE6 蛋白同源性比对及其亚细胞定位分析 45
3.2.2 vte6 基因表达模式分析 47
3.3 vte6 突变体的波谱学分析 47
3.4 vte6 突变体PSⅠ互补量子产量分析 50
3.5 vte6 突变体稳态蛋白水平分析 51
3.6 vte6-3 突变体叶绿体超微结构分析 53
3.7 本章小结 54
第四章 叶绿醌调控PSⅠ的生物发生机理研究
4.1 研究方案 56
4.1.1 研究材料 56
4.1.2 研究方法 56
4.2 vte6-3 突变体PSⅠ相关基因稳态转录水平分析 58
4.3 vte6-3 突变体PSⅠ蛋白翻译与合成分析 59
4.4 vte6-3 突变体PSⅠ复合物的组装分析 61
4.5 vte6-3 突变体PSⅠ复合物稳定性分析 62
4.6 vte6-3 突变体对高光的敏感性分析 63
4.7 vte6-3 突变体活性氧测定 64
4.8 本章小结 65
第五章 集胞藻6803 中sll0875 的基因功能研究
5.1 研究方案 68
5.1.1 研究材料 68
5.1.2 研究方法 68
5.2 Δsll0875 突变体的构建与生长特性分析 70
5.3 Δsll0875 突变体叶绿素含量测定 72
5.4 Δsll 0875 突变体叶绿醌、质体醌-9 和生育酚含量测定 72
5.5 Δsll 0875 突变体光合特性分析 73
5.6 Δsll0875 突变体稳态蛋白水平分析 74
5.7 本章小结 75
第六章 总结与展望
附 录
附录1 本书所用拟南芥材料及培养条件 79
附录2 所用引物信息 79
附录3 中英文缩略词 81
参考文献
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| 內容試閱：
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光合作用是光合生物（绿色植物、蓝藻和光合细菌）利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程。它是地球上最重要的化学反应，是地球生物圈形成与运转的关键环节， 更是目前人类面临新绿色革命的核心问题和发展未来能源的希望。早在2010 年，中国科学院在其“创新2050：科学技术与中国的未来”战略研究报告中，就将光合作用列为22 个影响中国现代化进程的战略性科技问题之一，并且预言它是可能出现革命性突破的一个基本科学问题（中国科学院办公厅，2010），由此可见光合作用及其相关科学研究的重要性和必要性。
植物对光能的利用主要是在类囊体膜上具有一定分子排列和空间构象的四大复合物（光系统Ⅱ复合物、细胞色素b6f 复合物、光系统Ⅰ复合物和ATP 合成酶复合物）中进行。其中光系统Ⅰ复合物（PSⅠ）是自然界中最大也是最复杂的蛋白复合物之一，同时也是自然界中最高效的能量吸收和电子传递装置。PSⅠ的生物发生不仅需要叶绿体基因组和细胞核基因组编码的PSⅠ亚基间的协调作用，而且还涉及其中200 多个辅因子间以及辅因子与蛋白间的相互配合，从而最终完成PSⅠ复合物的组装并维持其结构的稳定。目前，尽管前人在PSⅠ的结构和功能研究方面已取得很大进展，鉴定到许多参与PSⅠ组装及其稳定的蛋白因子，但是PSⅠ生物发生的分子机理仍不清楚，特别是对于PSⅠ的辅因子参与其生物发生过程的研究还很少。叶绿醌是PSⅠ本身特有的一类辅因子，是仅由光合生物合成的一类脂溶性维生素，同时也是一类极其重要的光依赖型电子传递体。过去大量的研究表明，在缺失叶绿醌的突变体中，PSⅠ复合物累积受损，PSⅠ活性大幅下降，但是对于其如何影响PSⅠ功能的分子机理还知之甚少。
植基二磷酸作为一个重要的代谢中间产物，参与了生物体内植醇磷酸化途径，也是生育酚、叶绿醌和叶绿素合成的共同底物。但是，目前对于植基二磷酸的研究仅局限于影响生育酚的合成上，对于其另一个代谢产物叶绿醌的研究很少。因此，急需相关研究去探讨植物中参与叶绿醌合成的植基二磷酸是否与生育酚一样，也主要是通过植醇磷酸化途径合成而非GG-PP 的还原。
本书汇集了著者近10 年的研究成果，力求全面深入地分析植醇磷酸化途径中的关键酶——植基单磷酸激酶（VTE6）的功能及其影响PSⅠ生物发生的分子机制。该研究首次从分子水平揭示了植醇磷酸化途径参与叶绿醌和生育酚的生物合成，并进一步从植物生理学、分子生物学及遗传学等多方面系统性地分析了叶绿醌在光合电子传递链上发挥的重要作用，并揭示了其参与光系统Ⅰ复合物生物发生的分子机理，为进一步完善叶绿醌生物合成途径和了解PSⅠ生物发生机制提供新的理解和认识。
全书共分为六章，主要包括：植醇磷酸化途径参与叶绿醌生物合成研究、vte6突变体的光合特性研究、叶绿醌调控PSⅠ的生物发生机理研究、集胞藻6803 中sll0875 的基因功能研究等几大内容。本书可以为从事光合作用研究，特别是光系统Ⅰ复合物生物发生机制研究领域的科研人员提供参考和借鉴。
本书的出版，得到了国家自然科学基金面上项目“拟南芥PBF 蛋白调控光系统Ⅰ生物发生的分子机理研究”、国家自然科学基金青年基金项目“具有降糖活性的胰蛋白酶抑制剂的筛选及其抑制α -葡萄糖苷酶活性的构效关系研究”以及山西省应用基础研究项目“具有降糖活性的胰蛋白酶抑制剂的特性及其降糖的作用机理研究”的资助，在此表示感谢。
鉴于著者查阅文献的局限和学术水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请同行专家和读者批评指正。
王蕾
2021年10月
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