稗草磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)基因的克隆与分析

摘要

为揭示C4野生植物稗草(Echinochloa crusgalli)PEPCase的结构和功能特点,探索改善作物高光效新途径,克隆了稗草(E. crusgalli)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc)的cDNA全长,测序及同源性比较分析结果证实,稗草ppc的cDNA全长为2 886 bp,编码961个氨基酸(GenBank登录号:AY251482);核苷酸序列与谷子(Setaria italica)C3型、高粱(Sorghum bicolor) C3-2型、玉米(Zea mays) C3-2型、水稻(Oryza sativa)C3型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的同源率分别达94.8%、93.2%、93.0%和89.7%.推导的氨基酸序列中C末端第771位氨基酸是丙氨酸(A),表明是一个C3型基因.与其他植物几种不同形式PEPCase进行的多重序列比对与系统进化分析结果也证实,此基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列与所有参与对比的C3型序列的同源性均远远高于与C4型的同源性.与玉米、高粱C3-2型PEPCase的同源性分别高达96.5%、96.4%,与高粱、玉米的C3-1型PEPCase的同源性分别为84.3%、83.8%,而与谷子、玉米、甘蔗和高粱的C4型PEPCase的一致性相对较低,分别为82.2%、79.1%、77.1%和76.6%.因此进一步推论新克隆的稗草ppc基因属于C3-2型.对其编码的蛋白序列进行了结构域、活性位点和功能位点预测.