龙须菜UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因的克隆及其表达与琼胶产量的关系*

张 杨,隋正红,丁弘叶,仲 洁

(中国海洋大学海洋生命学院海洋生物遗传育种教育部重点实验室,山东青岛266003)

龙须菜(Gracilaria leimaneiform is)属红藻门江蓠科江蓠属,是一种可用于琼胶提取的重要经济红藻。UDP葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)是合成UDP葡萄糖(UDPGlc)的重要酶,它以U TP和葡萄糖-1-磷酸(Glc1p)为底物合成UDPGlc。UDPGlc在红藻的碳代谢过程中扮演了重要的角色,它是半乳糖苷和红藻糖苷合成的前体物质[1-3]。半乳糖苷(或者称为半乳糖聚物)是多数红藻细胞壁也就是琼脂和角叉菜胶最主要的组成成分[4-6]。红藻糖苷是一种重要的光合产物,它的作用是作为短期的低分子量的碳水化合物的碳库。UDPGlc在某些红藻中还作为红藻淀粉生物合成过程中次级葡萄糖基的供体[7-10],这一过程与真核生物中糖原的合成途径类似[8,11-12]。

早在1960年代,UGPase便被分离出来,证明红藻中存在该酶[13],但到目前为止,只有少数几种红藻UGPase基因的研究报道。在细翼枝藻Pterocladia capillacea中UGPase的活性曾被阐述[14],在江蓠Gracilaria gracilis中有蛋白和基因水平的研究[15];日本凋毛藻Grif fithsia japonica UGPase的基因仅有部分序列在NCB I数据库中提交(GI:32401296)。迄今尚未见UGPase在龙须菜中的特征报道,也不清楚龙须菜中是否存在该反应过程。

鉴于UGPase在红藻碳储存物质尤其是在琼胶代谢中的重要作用,作者克隆了龙须菜中UGPase的cDNA和基因组DNA序列,采用荧光实时定量PCR的方法检测了不同琼胶含量藻株UGPase基因的表达变化,揭示了龙须菜的琼胶含量与UGPase基因表达的相关性,并推测在龙须菜中存在该酶催化的对应反应。

1 材料和方法

1.1 材料

实验材料龙须菜采自青岛湛山湾。……