Chloroplastowy DNA
Chloroplastowy DNA, plastydowy DNA (chlDNA) – materiał genetyczny w postaci kolistego DNA znajdujący się w chloroplastach.
Typowa cząsteczka DNA w chloroplastach u roślin oraz u większości glonów ma formę kolistą. Koduje około 100 genów, najmniej z dotychczas zbadanych organizmów kodowanych jest w DNA chloroplastów zarodźca malarii - około 70, organizm który ewolucyjnie utracił zdolność do przeprowadzania fotosyntezy, a najwięcej w DNA chloroplastów krasnorostów - około 300[1].
Chloroplasty, podobnie jak mitochondria, zawierają własny materiał genetyczny. Wielkość chloroplastowego genomu u roślin wyższych to np. około 150 kpz (szpinak) lub 120 kpz (groch). Niektóre chloroplasty posiadają wiele kopii chlDNA. Różnice w rozmiarze są wynikiem delecji fragmentu większego genomu, dzięki czemu powstaje mniejszy genom chloroplastowy. Geny w chloroplastach roślin wyższych są konserwatywne, a częstość mutacji jest stosunkowo niska. Chloroplastowy DNA posiada introny. Genom koduje wszystkie rRNA, tRNA i 45 białek. Wiele z tych białek zaangażowanych jest w proces fotosyntezy. Istnieją międzygatunkowe różnice chlDNA, ale głównie dotyczą one roślin wyższych i glonów, które także zawierają chloroplastowy DNA. DNA chloroplastowy dziedziczony jest wyłącznie po linii matczynej, ponieważ chloroplasty przekazywane są zygocie tylko przez komórkę jajową. Geny zlokalizowane w genomie chloroplastów wykazują dziedziczenie pozajądrowe, nie podlegają więc mendlowskim prawom dziedziczenia.
W skład genomu chloroplastowego porostnicy wielokształtnej wchodzi 128 możliwych genów, w tym 4 sekwencje kodujące 4 rodzaje rRNA, 32 sekwencje dla tRNA oraz 55 zidentyfikowanych otwartych ramek odczytu dla białek. 8 Genów kodujących tRNA oraz 12 kodujących białka zawiera introny. Cząsteczka DNA składa się z 121024 par zasad. Większość białek obecnych w chloroplastach jest jednak kodowana przez genom jądrowy[2].
W genomie ryżu siewnego składającym się z 134525 par zasad zidentyfikowano także 4 geny dla rRNA oraz 30 dla tRNA[3].
U okrytonasiennych zwykle genom chloroplastowy dziedziczony jest po matce, rzadziej po obu rodzicach[4]. Czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo transmisji plastydów za pośrednictwem komórek plemnikowych jest działanie niskich temperatur[5]. U nagonasiennych stwierdzono dziedziczenie genomu chloroplastowego po ojcu[4]. Badania na roślinach z rodzaju modrzew wskazują na możliwość rekombinacji między matczynym a ojcowskim chloroplastowym DNA[6].
Endosymbioza
edytujPoznanie sekwencji nukleotydów chloroplastowego DNA oraz porównanie jej z sekwencją DNA sinic wykazało liczne podobieństwa, co stało się ostatecznym dowodem wspierającym teorię endosymbiozy, która w latach 70 XX wieku konkurowała z teorią autogeniczną. Efektem badań było sporządzenie listy genów, które prawdopodobnie były początkowym zestawem w ewolucji endosymbiozy[1].
Przypisy
edytuj- ↑ a b G. I. McFadden. Chloroplast Origin and Integration. „Plant Physiology”. 125 (1), s. 50–53, 2001. DOI: 10.1104/pp.125.1.50. ISSN 0032-0889. (ang.).
- ↑ Kanji Ohyama, Hideya Fukuzawa, Takayuki Kohchi, Hiromasa Shirai i inni. Chloroplast gene organization deduced from complete sequence of liverwort Marchantia polymorpha chloroplast DNA. „Nature”. 322 (6079), s. 572–574, 1986. DOI: 10.1038/322572a0. ISSN 0028-0836. (ang.).
- ↑ Junzou Hiratsuka, Hiroaki Shimada, Robert Whittier, Takashi Ishibashi i inni. The complete sequence of the rice (Oryza sativa) chloroplast genome: Intermolecular recombination between distinct tRNA genes accounts for a major plastid DNA inversion during the evolution of the cereals. „MGG Molecular & General Genetics”. 217 (2-3), s. 185–194, 1989. DOI: 10.1007/BF02464880. ISSN 0026-8925. (ang.).
- ↑ a b David B. Neale, Nicholas C. Wheeler, Robert W. Allard. Paternal inheritance of chloroplast DNA in Douglas-fir. „Canadian Journal of Forest Research”. 16 (5), s. 1152–1154, 1986. DOI: 10.1139/x86-205. ISSN 0045-5067. (ang.).
- ↑ Kin Pan Chung i inni, Control of plastid inheritance by environmental and genetic factors, „Nature Plants”, 9, 2023, s. 68–80.
- ↑ Alfred E. Szmidt, Torsten Alden, Jan-Erik Hallgren. Paternal inheritance of chloroplast DNA in Larix. „Plant Molecular Biology”. 9 (1), s. 59–64, 1987. DOI: 10.1007/BF00017987. ISSN 0167-4412. (ang.).