全 文 ：第 43卷 第 1期 海 洋 与 湖 沼 Vol.43, No.1
2 0 1 2 年 1 月 OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SINICA Jan., 2012

* 国家自然科学基金项目资助, 30700610号; 浙江省公益性项目, 2010C33066号。邓意龙, E-mail: cbujndx@126.com
① 通讯作者: 孙 雪, 博士, 副研究员, E-mail: sunxue@nbu.edu.cn
收稿日期: 2010-11-23, 收修改稿日期: 2011-01-26
蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa) Rubisco
活化酶基因的克隆与表达分析*
邓意龙 孙 雪① 徐年军 杨 锐
(宁波大学应用海洋生物技术教育部重点实验室 宁波 315211; 宁波大学海洋学院 宁波 315211)
提要 采用RACE技术克隆了单细胞绿藻蛋白核小球藻 820 Rubisco活化酶基因(rca)序列, 并用荧
光定量 PCR方法研究了 rca和Rubisco小亚基基因(rbcS)的表达规律。结果获得了 1703bp的 rca cDNA
序列, 包括 66bp 的 5’非翻译区、1242bp 的开放阅读框和 395bp 的 3’非翻译区。序列比较和分析表
明该蛋白核小球藻 rca 序列与其它绿藻的同源性高达 78%—85%; 偏好使用以 G/C/T 结尾的密码子;
推测的 RCA蛋白等电点和分子量分别为 8.44和 45.71kDa。荧光定量 PCR结果表明随光照时间增加
rca与 rbcS转录表达逐渐降低; 不同盐度处理下 rbcS的 mRNA量变化不大, 而 rca在 37.5盐度下表
达量为 25盐度的 2.69倍; 1.0—3.0mmol/L水杨酸处理 rca与 rbcS表达均降低。
关键词 蛋白核小球藻, Rubisco活化酶基因, rbcS基因, 转录表达
中图分类号 Q93
小球藻 (Chlorella)属于绿藻门 (Chlorophyta)、
Trebouxiophyceae 纲、小球藻目(Chlorellales)、小球
藻科(Chlorellaceae), 在自然界分布广泛。小球藻既能
利用光能进行自养生长 , 也可利用多种有机碳源进
行异养生长或混养(叶林超等, 2009)。
1,5-二磷酸核酮糖羧化 /加氧酶(1,5-bisphosphate
ribulose carboxylase/oxygenase, 简写为 Rubisco)是广
泛存在于光合生物中的光合作用关键酶(杜翠红等 ,
2010), 但该酶的催化效率很低。Rubisco 的活性在体
内主要受 Rubisco活化酶(Rubisco activase, RCA)的调
节, 因此高等植物中 RCA 的生理生化、结构功能等
研究也成为近年来光合作用研究的重要领域之一。
到目前为止, 小球藻中 rca基因方面的研究很少,
仅见小球藻 C. variabilis中两条类似 rca序列(Blanc et
al, 2010)。本文首次从蛋白核小球藻(C. pyrenoidosa)
中分离并鉴定了其 rca基因序列, 并研究了光照时间及
盐度、水杨酸对 rca转录水平的影响, 结合 Rubisco小
亚基基因(rbcS)的转录表达比较了两者的相关性。该研
究对小球藻 Rubisco 活化酶的结构与功能以及调节机
制研究提供了参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 藻种 蛋白核小球藻 820, 来自宁波大学海洋
生物工程重点实验室藻种室, 培养基为 MAV3 号海水
培养基, 培养温度为 25℃, 光照强度为 40μmol/(m2·s),
光暗周期为 12L/12D。
1.1.2 主要试剂 RNA 提取试剂 Trizol 购自
Invitrogen 公司, 5’-full RACE Kit 购自大连宝生物
(TaKaRa)工程有限公司, 3’-RACE 用 BD SMART
RACE cDNA Amplification Kit 来自 Clontech 公司,
GenClean 琼脂糖凝胶回收和质粒提取试剂盒购自上
海捷瑞生物工程有限公司, 转化菌株为大肠杆菌(E.
coli)DH5α, 荧光定量用试剂盒 Primescript RT re-
agent kit with gDNA Eraser和 SYBR Premix Ex Taq、
连接载体 pMD18-T、PCR试剂和DL2000 DNA Marker
42 海 洋 与 湖 沼 43卷
均购自 TaKaRa公司。
1.1.3 引物序列 从 GenBank 数据库中搜索莱茵
衣藻、小麦、大麦、玉米的 RCA 编码序列, 根据其
保守氨基酸序列设计了 4 条简并引物 , 其中两条
(PB02 和 PB04)可扩增出 rca 部分 cDNA 序列, 在该
部分序列的基础上使用 Primer Premier 5.0软件来设
计 5’-RACE和 3’-RACE引物, 所用各引物序列见表 1。
1.2 方法
1.2.1 总 RNA 提取和 rca 部分 cDNA 片段扩增
以 5000r/min 离心收集对数期的蛋白核小球藻,
按 Trizol试剂说明进行总 RNA的提取。检测总 RNA
质量合格后将其反转录成 cDNA, 然后用简并引物
PB02 和 PB04 进行 PCR 扩增。PCR 循环参数为: 先
94℃预变性 5min; 接着按 94℃ 1min、56℃ 1min、
72℃ 1min 的程序进行 35 个循环; 最后 72℃延伸
8min。产物回收纯化、连接、转化与重组子检测等按
常规分子克隆方法进行 , 阳性重组菌送去英潍捷基
(上海)贸易有限公司测序。
1.2.2 RACE扩增和 rca全序列的获得 按试剂盒
说明分别进行 5’-RACE 和 3’-RACE 扩增, 其序列的
克隆方法同 1.2.1。将利用简并引物得到的 rca 部分
cDNA片段与 RACE方法得到的上、下游片段进行拼
接, 再按拼接序列重新设计一对引物(Q-01 和 Q-05)
(表 1), 以验证拼接序列的正确性。
1.2.3 rca 全序列分析 用 NCBI/ORF finder
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/ gorf.html)进行开放
阅读框(ORF)的预测; 用DNAMAN软件进行 rca基因
的翻译和密码子偏好性分析; 利用 NCBI 中 Blast 工
具进行同源性比对; 蛋白质的二级结构预测用 NPSA
的在线工具 http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.
pl?page=/NPSA/npsa_server.html进行; 蛋白质等电点
(pI)和分子量(Mw)预测用 http://www.expasy.org/tools
中的 Compute pI/Mw工具。
1.2.4 rca 与 rbcS 转录水平的定量分析 所用荧
光定量 PCR引物见表 1, 18S rDNA用做内标。将 18S
rDNA、rca和 rbcS的荧光定量 PCR引物扩增序列进
行克隆与测序鉴定 , 挑选测序鉴定正确插入片段的
转化菌落进行重组质粒的抽提。以质粒浓度对数为纵
坐标, 以 Ct值为横坐标绘制 3条基因的标准曲线。
样品处理: (1) 光照时间。光照开始时取样, 以后
每 3h取一次样。(2) 盐度处理。分别在对数中期 1/2
海水(盐度为 12.5)培养小球藻中加入 NaCl 使其终盐
度达到 25和 37.5, 培养 6h后取样。(3) 水杨酸处理。
分别在对数中期小球藻中加入水杨酸母液 , 使其终
浓度分别为 0、1.0、2.0 和 3.0mmol/L, 培养 6h 后取
样。实时荧光定量(Rotor-Gene 6000 PCR仪)反应体系:
12.5μl SYBR Premix Ex Taq, 正反向引物各 0.5μl, 2μl
cDNA 模板, DEPC水补足体积至 25μl。PCR循环参
数为 95℃预变性 3min; 然后按 95℃变性 10s, 55℃复
性 15s, 72℃延伸 20s的程序进行 40个循环。
2 结果与分析
2.1 rca部分 cDNA片段的获得与分析
提取的两组蛋白核小球藻总 RNA 经 1%琼脂糖
凝胶电泳检测(图 1A), 可见总 RNA完整性好, 28S和
18S条带清晰, 无基因组 DNA污染。以该总 RNA反
转录的 cDNA为模板, 用 PB02和 PB04引物进行 PCR
扩增, 得到 cDNA 部分序列约 500bp(电泳结果见图
1B)。测序后该片段长度为 482bp。
将 rca 部分 cDNA 序列在 NCBI 数据库中进行
blastn搜索, 结果显示 rca核苷酸序列与莱茵衣藻 rca
基因(GenBank 号 M62962)的相似性最高为 81%, 与

表 1 实验中所用引物
Tab.1 Primers used in the experiments
引物种类 引物名称 引物序列(5′—3′)
rca部分序列引物 PB02 PB04
TNATGWSNKCNGGNGARCTG
NARNGCNCCRWAGAARTC
5’ RACE引物 5-225 5-459
TTGTGGGACTGTCAGCAATGTTC
ACTGCCCTGGGAAAGCATCTAC
3’ RACE引物 3-202 3-442
TGAACATTGCTGACAGTCCCACA
ATGCTTTCCCAGGGCAGTCTATC
rca全序列引物 Q-01 Q-05
GGAATGGCCCATATCACC
TGATCCTCCAAATAGAAAG
内标定量 PCR引物 18S-5 18S-3
TTGACGGAAGGGCACCA
CACCACCCATAGAATCAAGAAAGAG
rca定量 PCR引物 rca-5 rca-3
TGCAGCTTCCAGGAGTGT
CGGGTTGGGTTCCAGTAG
rbcS定量 PCR引物 rbcS-5 rbcS-3
GAAGCCTGCTGGCAAGAC
GCCGTTGAGGACGATGTAG

1期 邓意龙等: 蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa) Rubisco活化酶基因的克隆与表达分析 43

高 等 植 物 拟 南 芥
(M55449)和水稻 (EE
576577)相似性分别
为 76%和 75%。以上
比对结果表明所得
序列为小球藻的 rca
基因。
2.2 rca的 RACE结
果与分析
在上述已克隆
482bp 的 rca 部分
cDNA 片段基础上 ,
用 5’-RACE 和 3’-
RACE 的方法扩增得
到了蛋白核小球藻
820 的 rca 基因 5’端
和 3’端序列(电泳结
果见图 2A、B)。测序后去掉载体和接头序列后 ,
5’-RACE 片段和 3’-RACE 片段长度分别为 784bp 和
703bp。将部分 rca片段(482bp)和两端 RACE片段进
行拼接, 得到长为 1703bp 的 rca 序列(GenBank 号
JN232380)。在该序列上再设计一对引物(Q-01和 Q-05)
进行 PCR 扩增和测序验证, 结果表明所得拼接序列
正确。将该 1703bp 的 rca 序列进行分析, 发现其 5’
非翻译区长 66bp, ORF长 1242bp, 编码 413个氨基酸,
3’非翻译区长 395bp, 加尾信号 TGTAA 在 1664—
1668bp 处, 后面有 poly(A)尾巴。利用 rca 全 cDNA
序列验证引物(Q-01 和 Q-05)对蛋白核小球藻 820
DNA模板进行扩增, 得到长为 2701bp的 DNA序列。
对该 DNA 序列与 cDNA 序列进行了比对, 发现共有
9个内含子, 其中 8个符合 GT/AG的剪接规则。
将该蛋白核小球藻 rca全 cDNA序列在 NCBI数
据库中进行 blastx 同源性比对, 结果发现与绿球藻
Chlorococcum littorale 的 RCA 蛋白 (GenBank 号
CAA71667)的相似性最高为 85%, 与团藻 Volvox
carteri f. nagariensis (EFJ47076)相似性为 79%, 而与
莱茵衣藻(AAA33091或AAR23425)的相似性为 78%。
2.3 rca序列的分析
2.3.1 rca 基因密码子偏好性分析 在蛋白质编码
过程中 , 某一物种或
基因通常倾向于使用
一种或几种特定的同
义密码子 , 这种现象
称为密码子偏好性。
表 2 显示了蛋白核小
球藻 820 的 rca 基因
中特定密码子出现的
次数。从表 2 中可以
看出 , 由唯一密码子
决定的氨基酸除了
Met(M)和 Trp(W)本
身只有一个密码子之
外, 还有 2 个氨基酸
在该 rca 基因中只出
现一种密码子 , 它们
分 别 是 Cys(C) 和
His(H); 由 6个密码子编码的 3种氨基酸中, Ser(S)偏
好使用 TCC 密码子 (35.7%), Arg(R)偏好用 CGC
(42.9%), 而 Leu(L)则使用 CTG较多(40.7%)。在小球
藻 820 rca基因中具有两种以上同义密码子的氨基酸
偏好使用以 G/C/T 为结尾的密码子, 在密码子的第 3
位 C、G、T的使用频率分别为 32.4%、31.2%和 28.0%,
明显高于 A 的使用频率(8.4%), 说明小球藻 rca 基因
偏好使用 NNC、NNG、NNT型的密码子。而叶绿体
编码基因如 Rubisco 大亚基基因(rbcL)的密码子偏向
使用第 3位碱基为 A和 T的密码子。
2.3.2 RCA氨基酸序列分析 根据软件预测 RCA
蛋白质的二级结构中α螺旋(α-helix)占了 37.77%, 伸
展链(β-extend strand)占了 10.17%, 随机卷曲(random
coil)占了 50.36%, 其余未确定序列占 1.69%。对编码
蛋白质进行等电点(pI)和分子量(Mw)预测, 得到的理
论值分别是 8.44和 45.71kDa。
RCA具有 ATPase活性, 这是因为 RCA含有“P-
环”序列。将蛋白核小球藻 820的 rca编码序列推导
成相应的氨基酸序列, 作者找到了 P-环的两段保守
序列分别为 A 区(WGGKGQGKT)和 B 区(GRMCS-
LFINDLD)(Shen et al, 1992; 宋扬, 20071))。再与从
NCBI 上查找的不同植物 RCA 氨基酸序列进行比较,


1) 宋 扬, 2007. 马铃薯 Rubisco活化酶基因组织特异性启动子的克隆及功能鉴定. 北京: 中国农业科学院硕士学位
论文, 2—3


图 1 蛋白核小球藻 820总 RNA
以及 rca部分 cDNA片段
Fig.1 Total RNAs and partial rca
cDNA fragment of C. pyrenoidosa
820
A. 总 RNA; B. rca部分 cDNA片段,
M为 DL2000 DNA Marker, 1为 rca
部分 cDNA片段


图 2 蛋白核小球藻 820 rca
5’-RACE和 3’-RACE产物
Fig.2 5’-RACE and 3’-RACE
products of rca gene in C. pyrenoi-
dosa 820
A. 1为 5’-RACE产物; B. 1为
3’-RACE产物; M为 DL2000 DNA
Marker
44 海 洋 与 湖 沼 43卷
表 2 蛋白核小球藻 820 rca 密码子使用偏好性
Tab.2 Codon usage bias of the rca gene in C. pyrenoidosa 820
氨基酸-密码子 数目 氨基酸-密码子 数目 氨基酸-密码子 数目 氨基酸-密码子 数目
Ala(A)-GCA 1 Glu(E)-GAA 4 Gly(G)-GGA 8 Val(V)-GTA 2
Ala(A)-GCT 15 Asp(D)-GAT 16 Gly(G)-GGT 13 Val(V)-GTT 4
Ala(A)-GCC 12 Asp(D)-GAC 12 Gly(G)-GGC 15 Val(V)-GTC 2
Ala(A)-GCG 5 Glu(E)-GAG 16 Gly(G)-GGG 4 Val(V)-GTG 16
Pro(P)-CCA 4 Gln(Q)-CAA 3 Arg(R)-CGA 0 Leu(L)-CTA 2
Pro(P)-CCT 5 His(H)-CAT 3 Arg(R)-CGT 8 Leu(L)-CTT 5
Pro(P)-CCC 7 His(H)-CAC 0 Arg(R)-CGC 12 Leu(L)-CTC 3
Pro(P)-CCG 0 Gln(Q)-CAG 16 Arg(R)-CGG 2 Leu(L)-CTG 11
Thr(T)-ACA 1 Lys(K)-AAA 4 Arg(R)-AGA 2 Ile(I)-ATA 0
Thr(T)-ACT 11 Asn(N)-AAT 12 Ser(S)-AGT 2 Ile(I)-ATT 8
Thr(T)-ACC 2 Asn(N)-AAC 11 Ser(S)-AGC 6 Ile(I)-ATC 16
Thr(T)-ACG 3 Lys(K)-AAG 19 Arg(R)-AGG 4 Met(M)-ATG 23
Ser(S)-TCA 3 TAA 0 TGA 0 Leu(L)-TTA 1
Ser(S)-TCT 7 Tyr(Y)-TAT 6 Cys(C)-TGT 0 Phe(F)-TTT 1
Ser(S)-TCC 10 Tyr(Y)-TAC 7 Cys(C)-TGC 5 Phe(F)-TTC 14
Ser(S)-TCG 0 TAG 1 Trp(W)-TGG 4 Leu(L)-TTG 5
注: 数字表示在小球藻 rca基因中, 密码子在每个氨基酸中出现的次数

发现在 A 区的第 9 位, 藻类如衣藻(AAR23425)、团
藻(EFJ47076)、绿球藻(CAA71667)多采用羟基类的苏
氨酸 (T), 而高等植物如小麦 (AAF71272)、大麦
(AAA62703)、玉米(NP_001104921)多采用羟基类的
丝氨酸(S)。在B区的第 5位, 藻类一般采用丝氨酸(S),
上面提到的 3种高等植物采用半胱氨酸(C); B区第 2
位在衣藻和本文的小球藻中采用精氨酸(R), 而绿球
藻和团藻则使用赖氨酸(K), 3种高等植物也用赖氨酸
(K); 而 B 区第 4 位除了玉米用丝氨酸(S)外, 其它 6
种均使用半胱氨酸(C)。
2.4 rca与 rbcS的转录表达分析
首先制作荧光定量 PCR 标准曲线, 分别用插入
18S rDNA内标和 rca、rbcS基因的重组质粒为模板,
得到 3种基因的标准曲线依次为 Y =－3.304×lg(X) +
36.494、Y =－3.311×lg(X) + 37.583和 Y =－3.355×
lg(X) + 38.258, 各曲线的相关系数达到 0.998—0.999,
扩增效率在 99.0%—101.1%之间。说明 3条基因扩增
效率相近且特异性高。
利用荧光定量 PCR 方法分析了光周期内不同光
照时间、不同盐度和不同水杨酸浓度处理下 rca 与
rbcS 转录表达的变化。从图 3A 可以看出, 在一个光
周期中, rca与 rbcS表达量基本随时间而呈下降的趋
势, 只有在 20:30时 rca表达量又略有回升(起始表达
量的 0.45倍), 高于 17:30(起始表达量的 0.33倍)。图
3B为不同盐度处理对 rca与 rbcS表达的影响, 可见 3
个不同盐度处理对 rbcS 表达量影响不明显, 只是随
盐度增加而略有升高; 而 rca 在通常海水盐度(25)时
表达量设为 1.00, 低盐(12.5)和高盐(37.5)时表达量分
别是 25盐度的 1.12倍和 2.69倍, 可见在高盐浓度胁
迫时 rca的表达量增加明显。不同浓度水杨酸处理 6h
后 rca 与 rbcS 基因的表达情况见图 3C, 可见不同浓
度的水杨酸(1.0—3.0mmol/L)对 rca 与 rbcS 的表达均
有一定的抑制作用。其中 3 种浓度水杨酸处理后 rca
基因表达量降为不添加水杨酸的 0.41—0.62倍, rbcS
基因的表达量降为不添加水杨酸的 0.49—0.63倍。
3 讨论
Rubisco 活化酶(RCA)是一种核基因编码的叶绿
体蛋白, 人们利用 Rubisco 活化酶抗体已在许多植物
和其它光合生物中发现 Rubisco 活化酶的存在, 这说
明依赖于 RCA 的 Rubisco 活性调节机制广泛存在于
光合生物中。目前已在多种作物中通过诱变和转基因
方法开展 RCA的功能研究(Sage et al, 2008), 也有人
认为 RCA 是一种分子伴侣(Spreitzer et al, 2002)。
Rubisco活化酶在碳浓缩机制(Burey et al, 2007), 以
及高温和重金属胁迫下有提高光合作用效率的作用
(Kumar et al, 2009; Ma et al, 2008)。虽然 RCA本身不
是三磷酸腺苷酶(ATPase), 但具有 ATPase活性, 这是
1期 邓意龙等: 蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa) Rubisco活化酶基因的克隆与表达分析 45


图 3 不同光照时间(A)、盐度(B)、水杨酸浓度(C)对蛋白核小球藻 820 rca和 rbcS表达的影响
Fig.3 The effects of different light duration time, salinity and salicylic acid concentrations on the expression of rca and rbcS genes in C.
pyrenoidosa 820

因为 RCA的两种亚基均含有“P-环”序列, P-环是许
多 ATPase具有的核苷酸结合序列。Rubisco的活化需
要其大亚基催化位点附近的 Lys残基的氨甲酰化, 这
个过程依赖于 ATP并由 Rubisco活化酶介导。在 ATP
水解过程中, Rubisco 活化酶促使各种磷酸糖抑制物
从 Rubisco 上解离下来, 恢复 Rubisco 活性(韩鹰等,
2000)。
研究表明 , 大量光合作用相关基因受光照和生
物钟节律的调控(Xu et al, 2001)。光和生物钟对 rbcS
基因表达调控的研究也有大量报道 , 但结果并不一
致(Piechulla, 1993)。rca基因也受光和生物钟的调控,
如 Liu 等(1996)发现拟南芥中 rca 启动子中有光响应
和生物钟调控序列。本研究表明小球藻的 rca与 rbcS
基因的表达也受生物钟的调控, 如开始光照(8: 30)时,
rca与 rbcS的表达量最高, 随光照持续时间延长其表
达量逐渐下降, 但两者的变化规律并不完全一致, 如
20: 30时 rca表达量又略有回升。一般来说, Rubisco
小亚基的活性部分被 RCA 所调控(Spreitzer, 1999),
但是 Rubisco 亚基和 Rubisco 活化酶的转录水平表达
并不总是一致(Leitao et al, 2007)。
盐胁迫是一种普遍存在的非生物因素 , 可以影
响到质膜的组分、透性、运输、离子流等, 导致细胞
膜的正常功能受损 , 进而使细胞的代谢及生理功能
受到不同程度的破坏。盐度可以影响到许多盐诱导蛋
白的表达变化 , 而 RCA 蛋白也是一种盐诱导蛋白
(Lee et al, 2011)。rca和 rbcS基因在转录水平上同样
受盐度的影响, 如耐盐物种胡杨(Populus euphratica)
在盐度胁迫下 RCA 转录水平显著上调 (Gu et al,
2004), 大豆 rbcS 基因的转录表达受不同浓度 NaCl
的影响(贺超英等, 2001)。本文结果表明 rca在转录水
平上也受盐度的影响 , 低盐(12.5)和中盐(25)处理下
两者的表达量差别不大, 而高盐浓度(37.5)下 rca 基
因的表达是 25盐度表达量的 2.69倍。但 rbcS的表达
变化与 rca 并不一致, 其表达量只是随盐度升高而略
有增加。
水杨酸是苯丙氨酸代谢途径的中间产物 , 属肉
桂酸衍生物 , 也是生物体内广泛存在的一种小分子
酚类物质, 参与植物体内对抗干旱、重金属、盐碱等
抗逆性活动(Popova et al, 2009; Sawada et al, 2008)。
水杨酸可以诱导大豆 rbcS基因表达(贺超英等, 2001),
而王友如(2010)发现浮萍中一新 rbcS 基因的启动子
中含有水杨酸等植物激素的顺式作用元件。但 rca基
因受水杨酸调控的报道很少见。本研究中不同浓度水
杨酸对小球藻 rca 和 rbcS 基因表达均表现出一定的
抑制作用, 1.0—3.0mmol/L 水杨酸处理后两种基因表
达量降为不添加水杨酸的 0.41—0.63 倍, 但水杨酸对
rca基因抑制的机理尚不清楚。
参 考 文 献
王友如, 2010. 浮萍中一个新 rbcS 基因启动子的克隆及分析.
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THE CLONING AND EXPRESSION ANALYSIS OF RUBISCO ACTIVASE GENE IN THE
UNICELLULAR GREEN ALGA CHLORELLA PYRENOIDOSA
DENG Yi-Long, SUN Xue, XU Nian-Jun, YANG Rui
(Key Laboratory of Applied Marine Biotechnology, Minister of Education, Ningbo, 315211;
School of Marine Sciences, Ningbo University, Ningbo, 315211)
Abstract RACE technology was employed to clone the Rubisco activase gene (rca) of the unicellular green alga
Chlorella pyrenoidosa 820, and the rca and rbcS (small subunit of Rubisco) expression profiles were investigated by
real-time PCR. The obtained 1703bp rca cDNA sequence contained a 66bp 5’-untranslated region, a 1242bp open reading
frame and a 395bp 3’-untranslated region. Sequence comparison showed that its homology with other green algae reached
to 78%—85%. Sequence analysis showed that the rca gene preferred to use the codons ended with G or C or T, and the
putative isoelectric point and molecular weight was 8.44 and 45.71kDa, respectively. Real-time PCR showed that rca and
rbcS transcription quantities decreased as the light duration time increased. Under different salinity stress, rbcS mRNA
quantities showed no significant variation, while rca mRNA quantities in 37.5 salinity reached to 2.69 fold of those in 25
salinity. The transcriptional expression of rca and rbcS all decreased after 1.0, 2.0 and 3.0mmol/L salicylic acid treatments.
Key words Chlorella pyrenoidosa, Rubisco activase gene, rbcS gene, Transcriptional expression