紫花苜蓿甘氨酸脱羧酶H-蛋白基因MsGDC-H1功能分析

• 作者: 尉春雪 何飞 许蕾 李霄 张立霞 李明娜 陈林 康俊梅 杨青川 龙瑞才
• 来源期刊: 草业学报
• 关键词: 甘氨酸脱羧酶H-蛋白 产量 光合速率 糖含量 拟南芥
• 年，卷（期）: 2022,（12）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 95-105
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10. 11686/cyxb2021477

摘要

光呼吸通过清除2-磷酸乙醇酸（2-PG）使氧合光合作用成为可能，该过程对C3植物至关重要。H-蛋白是光呼吸过程中将甘氨酸转化为丝氨酸的甘氨酸脱羧酶（GDC）的关键组成蛋白之一。本研究克隆了紫花苜蓿MsGDC-H1，该基因编码166个氨基酸，具有1个硫辛酰基附着位点保守结构域和1个N6-硫辛酰赖氨酸保守位点。进化分析表明，MsGDC-H1蛋白与双子叶植物的甘氨酸脱羧酶H-蛋白（GDC-H）亲缘关系近。表达模式分析表明，MsGDC-H1在苜蓿叶中表达丰度高，且受光诱导。为了探究MsGDC-H1基因对拟南芥生长的影响，分别使用光诱导的茎叶特异性启动子ST-LS1和组成型启动子CaMV 35S驱动MsGDC-H1（ST-LS1：：MsGDC-H1； CaMV 35S：：MsGDC-H1）在拟南芥中异源表达。检测过表达植株生物量、淀粉、可溶性糖含量以及光合速率。数据分析显示，CaMV 35S：：MsGDC-H1过表达拟南芥（G系列植株）生长受阻，淀粉含量比ST-LS1：：MsGDC-H1特异性表达拟南芥（GS系列植株）增加了34%~67%，比野生型（WT）增加了7.3%~33.7%；可溶性糖含量比GS系列降低了36%~38%，比WT增加了44.3%~49.7%；与WT相比，GS系列植株生长更快，淀粉含量无显著差异（P>0.05），可溶性糖含量显著增加（P<0.05）。试验结果表明，MsGDC-H1基因在调控拟南芥光合速率、碳水化合物合成以及生长等方面发挥重要作用，未来可作为提高苜蓿产量的基因工程育种候选基因。