[发明专利]甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ基因及其编码的蛋白质序列

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ基因及其编码的蛋白质序列。

背景技术

光合作用是植物特有属性，通过光合作用合成有机物是地球上生物最重要的物质和能量来源，产生的氧气是维持大气平衡的重要基础。阐明光合作用机理，提高农作物光合作用效率，维持大气平衡，降低温室效应具有重要意义。高等植物有2种光系统：光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)，每一系统均由捕光复合物和反应中心所组成。PSⅠ是整合于光合膜上的有多个蛋白亚基组成的色素蛋白复合物，参与光氧化还原反应和光合电子传递链中，催化电子从囊腔侧的质体兰素(plastocyanin，PC)经过一系列电子传递体到向基质侧的铁氧还蛋白(ferredoxin，Fd)过程。

PSⅠ由PSⅠ核心复合物和捕光色素蛋白复合物LHCⅠ组成。Jensen认为PSⅠ核心复合物至少具有14个亚基（分别为PsaA，PsaAB，……，PsaN），其编码基因位于细胞核或者叶绿体上，功能各不相同，可作为反应中心蛋白（如PsaA和PsaAB）、结合质蓝素（如PsaF）、参与循环电子传递（PsaE）、与LHCI连接（PsaH）、Fe-S脱辅基蛋白（PsaC）、结合铁氧还蛋白（PsaD）等，其中还有不少未知功能蛋白或者功能有争议的蛋白。PsaG、PsaI、PsaJ、PsaM、PsaK、PsaL等功能未知。拟南芥中PSⅠ核心复合物亚基PsaG、PsaF、PsaJ和PsaK均分别与LHCA1、LHCA4、LHCA2、LHCA3结合。PSⅠ中多肽组分的结构及功能、PSⅠ电子传递反应、天线色素系统中激发能的传递以及激发能到反应中心的陷落是目前对PSI的结构和功能的研究主要方向。光照和温度是影响光合作用的两个重要的因素，通过研究光合器官在不同光照和温度下的响应机制，有助于阐明光合作用的内在机理。

PasD在蓝细菌中由139-144个氨基酸残基组成，分子量15.5kDa，而在高等植物中大约有23个氨基酸残基组成的N端延伸片段，其分子量约18kDa。林文雄应用差异蛋白质技术从水稻中分离出一个PsaD蛋白，发现它可促进PSⅠ反应中心的电子聚合，增强PSⅠ与铁氧化蛋白有效结合。从其3D结构预测，铁、镁、钙离子是该蛋白不可或缺的一部分，而这些离子可以明显促进PSⅠ中电子的传递。

本发明甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ基因（photosystem I reaction center subunit II）属于psaD基因，所编码的蛋白质属于PsaD蛋白。到目前还没有从甘蔗上克隆到psaD基因，对其功能还不清楚。在本发明基础上，构建psaD基因的真核表达载体，将其转入烟草和甘蔗等，可以对psaD基因的功能进行分析，有助于进一步揭示psaD基因在PSⅠ的作用，进行农作物品种改良。通过构建原核表达载体，可以分离纯化PsaD蛋白，研究其酶学特性，阐明PsaD蛋白组分的性质。

发明内容

本发明的目的：提供一种甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ基因及其编码的蛋白质序列，为进一步研究甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ的功能，以及应用甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ改良农作物品种奠定良好基础。

本发明所采取的技术方案如下：

一种甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ基因及其编码蛋白质序列，是在对所有植物PSⅠ反应中心亚基Ⅱ全长序列进行进化分析的基础上，比对同一家族的PSⅠ反应中心亚基Ⅱ的cDNA序列，并设计扩增PSⅠ反应中心亚基Ⅱ酶基因的引物。从甘蔗幼嫩叶片提取总RNA，并经反转录，用RT-PCR法扩增PSⅠ反应中心亚基Ⅱ类酶基因片段。利用3′RACE PCR技术扩增到PSⅠ反应中心亚基Ⅱ酶基因全长cDNA序列，总长914bp。经VectorNTI软件分析，该序列包含一个完整的读码框，ORF为603bp，编码200个氨基酸，起始密码子(ATG)位于转录起始位点后81bp处，终止密码子(TAG)后还有一段231bp的非编码序列，并带有真核生物典型的polyA尾巴。

本发明所获得的甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ的3′端序列，是用以下核苷酸序列为上游引物，与3′-Full RACEKit(TAKARA)提供的引物SoGZF1：（5’-ggccacgcgtcgactagtac-3′）扩增获得。

以上所述的甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ，其特征在于：它具有序列表中SEQID NO.1的DNA序列，且它的编码区从第81位核苷酸到683位核苷酸。

以下是本发明所获得的甘蔗PSⅠ反应中心亚基Ⅱ酶的全长cDNA序列：