[发明专利]编码磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的DNA及其应用,含所述DNA的重组载体和植物细胞

说明书

                       技术领域

本发明涉及磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(下文有时称为“PCK”)基因和含所述基因的重组载体。

                       背景技术

PCK是反向催化磷酸烯醇丙酮酸羧化形成草酰乙酸之反应的酶。ATP-依赖性PCK(EC4.1.1.49)和GTP-依赖性PCK(EC4.1.1.32)是已知的。植物PCK依赖于ATP，并在光合作用中由二氧化碳形成淀粉过程中起重要作用。

另一方面，C₄植物主要包括属于源于热带地区之禾本科的植物，而且它们与C₃植物相比更适应强光，高温和缺水环境。更具体地说，C₄植物的最大光合作用率是C₃植物的两倍，而且光合作用不受空气中氧的抑制。即使用使C₃植物光合作用达到饱和的光强度照射C₄植物，它们的光合作用也不会达到饱和。此外，C₄植物进行光合作用的最佳温度高于C₃植物。

正如上文提到的，植物的PCK在光合作用中起重要的作用。因此，如果转化C₃植物以使其生产C₄植物的PCK，则预期可得到各种效果，例如提高光合作用率，有效利用阳光，促进在高温下的光合作用。然而，到目前为止，还未对植物的PCK基因进行完全定序，更不用说C₄植物的。

                      发明的公开

因此，本发明的目的是提供克隆的C₄植物PCK基因，含有所述基因的重组载体，用所述重组载体转化的植物。

本发明人进行了刻意研究，结果成功地克隆了C₄植物Urochloapanicoides的PCK基因，并确定了所述基因的完整序列以及由所述基因编码的推导的氨基酸序列。本发明人还成功地构建了含有PCK基因的重组载体并用所述重组载体成功地转化了植物，从而得到表达PCK基因的转化植物，由此完成了本发明。

即，本发明提供编码序列表中SEQ ID NO：1、2或3所示之氨基酸序列或者在该氨基酸序列中增加、缺失、插入或取代一个或多个氨基酸并且编码具有磷酸烯醇丙酮酸羧激酶活性的多肽的克隆的DNA。本发明还提供含有本发明DNA的重组载体，此载体在宿主细胞中可表达所述的DNA。本发明还提供用本发明重组载体转化的，生产磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的植物。

通过本发明克隆了C₄植物Urochloa panicoides的PCK基因并确定了其核苷酸序列。预期通过将所述基因导入C₃植物，可提高光合作用效率，可以更有效地利用光能，而且还可提高植物对高温的抗性。

                   附图的简单说明

图1表示为得到PCK1所用的cDNA的位置和长度，所述cDNA是Urochloa panicoides的全长cDNA序列；

图2表示为得到PCK2所用的cDNA的位置和长度，所述cDNA是Urochloa panicoides的全长cDNA序列；

图3表示PCK1编码的氨基酸序列与PCK2编码的氨基酸序列的比较；

图4是用于转化水稻植物之重组载体的插入DNA区的基因图谱；和

图5图示表明PCK蛋白质在水稻转化体中的位置。

                    实施发明的最佳方式

用常规方法从Urochloa panicoides绿叶制备cDNA文库，然后通过利用抗-PCK抗体的免疫印迹法鉴别生产PCK的克隆，从而克隆出本发明的基因。通过定序克隆中的cDNA插入片段可确定所述基因的核苷酸序列，然后推导由此编码的氨基酸序列。具有推导的氨基酸序列的蛋白质的分子量与经纯化的PCK的相同，从而认为所述基因编码全长PCK。在下文实施例中将详细描述上述方法。