【摘 要】
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Rubisco是绿色植物光合碳同化的关键酶.近年来的研究发现,Rubisco活化酶(RCA)可以调节Rubisco的活性,它能使Rubisco在植株体内条件下达到最大活化程度.Rubisco活化酶不仅具有
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Rubisco是绿色植物光合碳同化的关键酶.近年来的研究发现,Rubisco活化酶(RCA)可以调节Rubisco的活性,它能使Rubisco在植株体内条件下达到最大活化程度.Rubisco活化酶不仅具有活化Rubisco的功能,而且具有ATP水解酶活性.研究表明,在ATP水解过程中,Rubisco活化酶促使各种磷酸糖抑制物从Rubisco上解离下来,恢复Rubisco活性.Rubisco活化酶基因的表达受光的诱导,且具有绿色组织表达特异性.本研究以马铃薯为试材,分别克隆Rubisco活化酶基因及其上游调控序列,进行了rca表达检测和上游序列启动功能分析,研究结果如下:
(1) 马铃薯rca基因的克隆与基因序列分析.
以马铃薯(Solanaum tuberosum)品种"大西洋"为试材,利用RACE技术克隆了Rubisco活化酶基因的cDNA序列.该基因cDNA全长1630 bp,其开放阅读框(ORF)为1614 bp(包括起始密码子ATG和终止密码子TAA),ORF编码537个氨基酸.核酸和氨基酸序列分析表明:马铃薯同拟南芥、菠菜、番茄等植物rca基因具有较高的同源性,与菠菜和拟南芥的同源性达75﹪,与茄科作物番茄的同源性可达98﹪;其氨基酸序列与菠菜同源性达 76﹪,与拟南芥的同源性达79﹪,而番茄的同源性高达96﹪.
(2) rca基因组织特异、光诱导性表达检测不同光照时间处理的马铃薯叶片样品的Northern检测表明,本研究克隆的马铃薯rca基因的表达具有光诱导特性.在其他培养条件相同的情况下,其表达水平与光照处理时间成正相关.随着光照时间的增加rca基因的表达量也随之增加,处于黑暗培养下的rca基因不表达,8h/d连续光照下表达量极少,而24h/d连续光照下,其表达量最高;此外,在同等光照条件下,rca表达量在不同组织中也是有一定的差异,rca基因在茎中的表达量要远小于叶.
(3)马铃薯rca基因上游序列的克隆与启动功能鉴定在已知rca序列的基础上,经染色体步移技术获得了rca部分5上游序列,经PLACE分析结果表明:此序列中含有CAAT box、TATA box、G box等启动元件.转基因烟草的GUS组织化学染色确定了本段序列的启动功能.
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