玉米光合基因ZmRbcS1的亚细胞定位及启动子活性分析

1,5二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(1,5 ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)为绿色植物光合碳同化的关键酶,其结构上的小亚基(Rubisco small subuni,RbcS)影响着Rubisco全酶的功能.本实验以玉米(Zea mays)自交系B73为材料,首先对叶片进行DNA和RNA的提取,扩增ZmRbcS1基因(GenBank No.542212)的启动子序列并进行结构分析,同时对该基因的ORF进行扩增及载体构建,并进行亚细胞定位;通过PlantCARE数据库对启动子进行分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如G-box、GATA-motif、I-box、RbcS-CMA7c等),还含有多种应答干旱、激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如干旱诱导响应元件(drought-induced response element,MBS)、赤霉素响应元件(gibberellin-responsive element,P-box)、茉莉酸响应元件(jasmonic acid response element,CGTCA-motif,TGACG-motif)).根据ZmRbcS1启动子结构特征及调控元件分布情况,设计3条上游引物及1条下游引物用于不同长度启动子片段扩增,长度分别为2114、1021和566 bp;随后对该启动子5'端进行缺失,并构建了3个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(gap-glucuronidase gene,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana benthamiana)叶片瞬时表达体系进行启动子功能分析.组织化学染色表明,随启动子片段的缩减,启动子活性呈现先上升后下降的情况.本研究验证了ZmRbcS1基因编码的蛋白产物定位于叶绿体,其启动子顺式作用元件的分析和活性的鉴定为今后深入研究ZmRbcS1基因的功能提供了基础.