辅酶Q(coenzyme Q,Co Q)又称泛醌(ubiquinone),是一类存在于所有真核生物和部分细菌的萜苯醌类化合物,是呼吸链的电子传递体,作为一种流动着的电子载体和氢载体,穿梭于真核生物线粒体内膜和原核生物细胞质膜内,参与生物体的有氧呼吸和能量产生,也是人体必需的营养物质。已知酿酒酵母的Coq11参与辅酶Q合成,具体功能还不清楚。植物有Coq11的同源序列,但还不清楚是否与酵母Coq11功能保守,是否参与植物辅酶Q合成,其生理学重要性和机理仍有待深入研究。本课题系统研究了拟南芥3个Coq11的功能,主要研究结果如下:(1)以酿酒酵母Coq11序列进行BLAST分析,在拟南芥中发现三个基因编码的氨基酸序列与酵母Coq11序列相似度较高,分别命名为At Coq11A(AT5G10730),At Coq11B(AT5G15910)和At Coq11C(AT1G32220)。系统进化树表明,植物Coq11可分为两支,At Coq11A与At Coq11B在同一分支,包含绿藻、石松类、单子叶植物和双子叶植物;At Coq11C在另外一个分支,只有石松类和单双子叶植物,没有绿藻。这说明At Coq11A与At Coq11B所在的分支更古老。(2)在e Plant分析Coq11s在拟南芥各个组织中的表达情况,发现At Coq11A,At Coq11B和At Coq11C在拟南芥不同组织及植物生长各个时期的表达模式具有明显差异。将At Coq11s启动子与GUS融合后发现,At Coq11A和At Coq11B主要在幼苗的根、真叶的表皮毛、以及雄蕊中表达。At Coq11C在子叶、真叶和花序遍在表达。(3)预测At Coq11A和At Coq11B有线粒体信号肽,At Coq11C有叶绿体信号肽。为了验证Coq11s在植物的亚细胞定位,利用烟草biocide susceptibility瞬时转化系统表达At Coq11A、At Coq11B以及At Coq11C的荧光蛋白融合载体。激光共聚焦观察结果显示,三个Coq11蛋白均定位在植物的线粒体。(4)通过回补酿酒酵母coq11突变株,发现At Coq11A、At Coq11B和At Coq11C均能成功回补酿酒酵母coq11缺失突变株,与空载相比辅酶Q_6的含量显著提高。该结果表明植物的Coq11与酵母Coq11具有相似的功能,可以替代酵母Coq11,并且拟南芥三个Coq11均有功能。(5)为了研究Coq11在拟南芥体内的生物学功能,从NASC购得了相关的拟南芥T-DNA插入突变体,分别命名为coq11a-1(SAIL＿512＿G10),coq11b-1(SALK＿001601)和coq11c-1(SALK＿068140)。检测了单突变体,双突变体coq11a-1 coq11b-1,以及三突变体coq11a-1 coq11b-1 coq11c-1辅酶Q的含量,结果发现其含量与野生型植株相比无显著性差异,推测可能是由于coq11a-1和coq11b-1不是完全缺失突变GSK1120212体外体。(6)通过CRISPR/Cas9技术获得At Coq11A、At Coq11B的缺失突变体。检测纯合突变体辅酶Q的含量,结果发现其含量与野生型植株相比有显著性降低。该结果说明在拟南芥中Coq11s蛋白参与植物体内辅酶Q的合成。(7)分别构建了拟南芥三个Coq11s的过表达转基因植株。在过表达At Coq11C的第2个株系中,发现辅酶Q含量较野生型相比有明显的提高。综上所述,本论文对拟南芥Coq11s在植物生长寻找更多发育过程中表达时空、亚细胞定位以及突变体的分析,为深入理解植物Coq11在辅酶Q生物合成中的功能提供了理论基础。