马铃薯和拟南芥GAPC酶基因的克隆及分析
2014-01-02邹雪张烨吴明阳王西瑶
邹雪,张烨,吴明阳,王西瑶
(四川农业大学农学院,四川成都611130)
3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)是生物中普遍存在的酶。在高等植物中,根据其存在位置、催化的反应可分为3类:1)磷酸化NAD依赖型和非磷酸化NADP依赖型,由4个相同GapC亚基组成,存在于胞质中参与糖酵解,前者催化的反应产生含高能磷酸键的产物并在下一步反应中生成3-磷酸甘油酸和ATP,后者催化反应直接形成3-磷酸甘油酸,没有ATP的产生;2)磷酸化NAD依赖型,存在于质体中;3)磷酸化NADPH依赖型,由GapA和GapB两种亚基组成,存在于叶绿体中,参与卡尔文循环[1-2]。由于糖酵解和卡尔文循环都是植物细胞能量代谢的主要途径,因此GAPDH在植物碳代谢和能量代谢中起关键作用。Brinkmann等[3]、Russell和 Sachs[4]最初从玉米(Zea mays)中克隆到 3个胞质三磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPC)[3-4],迄今已从多种植物中克隆到该基因,如拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum)[5-7]。最初人们认为GAPC蛋白仅参与糖酵解其mRNA在细胞内表达稳定,因此将GAPC作为RT-PCR(reverse transcription-polymerase chain reaction,反转录-聚合酶链式反应)等检测中的内参基因,但近年来越来越多的研究表明植物GAPC对盐、干旱、高渗、低温、高温、活性氧、低磷、病菌侵染等多种逆境胁迫均有响应,并通过过量表达GAPC基因获得了抗盐胁迫的水稻和马铃薯(Solanum tuberosum)[8-14]。
磷对重要粮食作物马铃薯的块茎形成以及淀粉积累都有良好的促进作用,并交叉影响抗逆表现,而我国农田有2/3缺磷,因此研究马铃薯的磷吸收利用机制并通过生物技术增强马铃薯对磷的吸收和利用效率具有重要意义[15-18]。王西瑶等[10,19]从拟南芥耐低磷突变体中首先鉴定到At GAPC2蛋白与耐低磷性状相关,进一步分析表明低磷诱导该基因(AtGAPC2)转录增强,T-DNA插入突变体表现出对低磷胁迫的敏感性。……
