甘薯叶片成熟过程中rubisco activase基因的差异表达及其序列分析

【作者】 姜玉松； 王海燕； 张义正；

【机构】 四川大学生命科学学院四川省分子生物学及生物技术重点实验室；

【摘要】 叶片成熟,作为叶片发育过程中的一个重要事件,是植物叶片的功能的自我完善,与光合作用效率密切相关联,而这一事件受到多种蛋白质的调控。为了揭示基于光合效率的甘薯叶片成熟过程中差异表达的基因和相关功能,首先通过双向电泳和MALDI-TOF-TOF/MS技术筛选和鉴定甘薯叶片在发育初期和成熟时期差异表达的蛋白质,发现有25种蛋白质出现了明显的下调或者上调。经数据库的同源比对后发现,除9种蛋白质为未知蛋白质外,其余16种蛋白分别与植物的呼吸作用、光合作用和转录翻译调控等过程有关。在这16种蛋白质中,Ruhisco activase(RCA)是与光合作用效率密切相关的一种分子伴侣蛋白,我们发现RCA在叶片的成熟过程中,它在蛋白质丰度水平上以及mRNA转录水平上都呈现上调的表达,这与甘薯成熟叶片的光合效率高于幼嫩叶片的光合效率的结论相符合。在我们前期的Western blot检测时,曾发现甘薯叶片中存在两种大小不同的RCA亚型,因此通过对本室构建的甘薯转录组数据库的搜寻,发现也存在2种类型的RCA序列。随后对这两种RCA亚型的cDNA进行了克隆和测序,获得了2种长度不同的cDNA序列,其开放阅读框分别为1320bp和1455bp,命名为Ib-RCAs和Ib-RCAl。进一步的研究发现,Ib-RCAs和Ib-RCAl在甘薯叶片中存在3个高度同源的基因型(>99%),分别称之Ib-RCAsⅠ、-RCAsⅡ、-RCAsⅢ和Ib-RCAlⅠ、-RCAlⅡ、-RCAlⅢ。以甘薯的DNA为模板,利用PCR方法扩增到Ib-RCAs和Ib-RCAl的基因序列,长度分别为2217bp和4086bp,其中Ib-RCAs和Ib-RCAl基因分别含有4个和6个内含子。上述研究结果表明,甘薯叶片中Ib-RCAs、Ib-RCAl是分别由不同的基因编码,与目前已知的菠菜、拟南芥、水稻等植物的RCA两种亚型由同一个基因经过不同的选择性剪切而来有所不同。Ib-RCAs和Ib-RCAl在植物光合作用过程中所具有的功能以及两者之间的作用机制尚在进一步的研究中。更多还原