[发明专利]一种磷酸果糖激酶及其编码基因的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶树磷酸果糖激酶及其编码基因与应用。

背景技术

糖酵解是存在一切生物体内糖分解的普遍途径，该途径在细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸，此过程中有少量ATP和NADH生成，同时还会产生一些重要的前体代谢物，为生物体提供必须的碳源和能源，是处于中枢位置的代谢途径（Plaxton,WC.The organization and regulation of plant glycolysis.Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol..1996;48:185–214.）。因此，糖酵解过程的精确调节，在生物体的生长发育及生物与非生物胁迫中起着重要作用，以满足机体的需要并保持内环境的稳定，而此过程中的调控及调节主要是通过调节酶的活性来实现的(Danson J,Wasano K,Nose A.Infection of rice plants with the sheath blight fungus causes an activation of pentose phosphate and glycolytic pathways.Eur.J.Plant.Pathol..2000;106:555-61.Mutuku M,Nose A.Changes in the contents of metabolites and enzyme activities in rice plants responding to Rhizoctonia solani(Kuhn)infection:activation of glycolysis and connection to phenylpropanoid pathway.Plant Cell Physiol..2012;53(6):1017-32.)。很多研究认为磷酸果糖激酶是糖酵解途中的一个限速酶，糖酵解的速度取决于此酶的活性，并且它的存在可以作为糖酵解途径存在的标志(Racker E.The rate-limiting steps in glycolysis.Trends Biochem Sci..1984;9:516.)。磷酸果糖激酶（PFK-1），在ATP和Mg²⁺参与下，催化果糖-6-磷酸生成果糖-1,6-双磷酸，此催化反应为不可逆反应，是糖酵解途径的一个速率控制位点。PFK-1广泛的存在于植物中，该酶由四个同源或异源亚基组成，每一个亚基都与其他两个亚基紧密接触，每两个亚基形成一个超结构，因此该酶在行使其催化功能过程中保持了较为稳定的空间构象(宋惠萍.磷酸果糖激酶的进化.国外医学分子生物学分册.1985;7(5):229-232.)。2007年，在拟南芥中分离得到7个依赖于ATP的磷酸果糖激酶基因，且7个PFK-1基因具有组织特异性表达，并对其进行了亚细胞定位(Mustroph A,Sonnewald U,Biemelt S.Characterisation of the ATP-dependent phosphofructokinase gene family from Arabidopsis thaliana.FEBS.LETT..2007;581(13):2401-10.)。糖酵解途径也被认为是水稻爆发纹枯病的一个重要代谢变化过程，关键酶磷酸果糖激酶（PFK-1）在此过程中诱导上调表达(Mutuku JM,Nose A..High activities and mRNA expression of pyrophosphate-fructose-6-phosphate-phosphotransferase and6-phosphofructokinase are induced as a response to Rhizoctonia solani infection in rice leaf sheaths.Physiological and Molecular Plant Pathology.2007;77(1):41-51.)。