四种猪毛菜族植物GLDP及其启动子的克隆与分析

摘要

甘氨酸脱羧酶（glycine decarboxylase, GDC）是光呼吸代谢途径的关键酶，P蛋白亚基是其脱羧单元。该亚基由小基因家族GLDP编码。GLDP家族成员在C₃植物的所有光合细胞中表达，而在C₃-C₄中间型植物和C₄植物中仅在维管束鞘细胞中表达。为了深入了解猪毛菜族（Salsoleae）不同光合类型物种GLDP表达调控的分子机制，本研究基于全基因组数据对该族C₃植物天山猪毛菜（Salsola junatovii）、 C₃-C₄中间型植物松叶猪毛菜（Oreosalsola laricifolia）和白枝猪毛菜（Oreosalsola arbusculiformis）以及C₄植物木猪毛菜（Xylosalsola arbuscula）的GLDP及其启动子进行克隆与分析，结果表明这四种植物GLDP家族均只有一个成员，它们具有相似的基因结构、保守基序和结构域。GLDP在这些植物根、茎和叶中均有表达，其中在叶中表达量最高，其次是茎和根。基于GLDP在猪毛菜族和其他4个已公布的代表属植物叶中的转录表达丰度分析表明，与C₃植物相比，GLDP转录表达丰度在C₃-C₄中间型植物和C₄植物中逐渐降低。此外，利用松叶猪毛菜子叶瞬时转化体系分别对与GUS表达载体融合的上述4种植物的GLDP启动子进行活性分析发现，天山猪毛菜GLDP启动子在子叶所有光合组织中均表达；与7 d子叶相比，松叶猪毛菜、白枝猪毛菜和木猪毛菜GLDP启动子仅在14 d子叶维管束鞘细胞中特异表达。本研究结果为深入研究猪毛菜族不同光合类型物种GLDP组织特异性表达机理提供了参考依据。

关键词

甘氨酸脱羧酶 / GLDP / 猪毛菜族 / C₃-C₄中间型植物 / C₄途径