杉木ClKptA/Tpt1基因的克隆及其表达特性分析

杉木是我国南方重要的速生用材树种,磷是植物生长的重要元素,但在我国亚热带地区土壤中的磷含量相对较少。为了阐明杉木在磷限制条件下怎样充分利用磷来促进杉木生长,本研究克隆了杉木磷酸转移酶基因ClKptA/Tpt1,将该蛋白与其他物种的KptA/Tpt1亲缘关系进行了分析,同时预测了该蛋白的三级结构,并在大肠杆菌中表达了该蛋白。此外还检测了ClKptA/Tpt1基因在杉木不同部位和不同浓度磷处理下的表达模式。结果显示ClKptA/Tpt1的CDS全长为1143 bp,编码380个氨基酸,与荷花的KptA/Tpt1亲缘关系最近,与番茄的亲缘关系最远;在大肠杆菌BL21(DE3)中表达了该蛋白,其分子量为55.5 kD,ClKptA/Tpt1的氨基酸序列不具有跨膜结构,其蛋白三级结构主要以α-螺旋和β-折叠的形式存在。表达模式研究发现ClKptA/Tpt1在杉木叶中的表达量最高,在茎中表达量最低;不同浓度磷处理过的杉木中,ClKptA/Tpt1的表达量和木质素含量在一定范围内随着磷浓度的增加而增多,该结果为阐明杉木充分利用磷促进木质素合成的分子机理研究奠定理论基础。