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.

甘氨酸脱羧酶H-蛋白;产量;光合速率;糖含量;拟南芥

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

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京100193

草业学报

[1]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-.紫花苜蓿甘氨酸脱羧酶H-蛋白基因MsGDC-H1功能分析)[J].草业学报,2022(12):95-105

MsGDC,CaMV

紫花苜蓿,甘氨酸,脱羧酶,H1,功能分析,光呼吸,乙醇酸,PG,氧合,光合作用,C3,吸过,过程中将,丝氨酸,成蛋白,白之,基因编码,硫辛,酰基,保守结构域,N6,赖氨酸,保守位点,进化分析,双子叶,亲缘关系,表达模式分析,光诱导,拟南芥,茎叶,启动子,ST,LS1,35S,异源表达,过表达植株,生物量,可溶性糖含量,光合速率,淀粉含量,特异性表达,GS,野生型,WT,植株生长,碳水化合物,基因工程育种,候选基因

0.243413