Ann. For. Sci. 59 (2002) 669-673
DOI: 10.1051/forest:2002054

Structural and functional characterization of the 5' upstream region of a glutamine synthetase gene from Scots pine

Concepción Avila^a, Francisco R. Cantón^a, Pilar Barnestein^a, María-Fernanda Suárez^a, Pierre Marraccini^a, Manuel Rey^b, Jaime M. Humara^c, Ricardo Ordás^c and Francisco M. Cánovas<sup>a

a</sup>  Departamento de Biología Molecular y Bioquímica, Instituto Andaluz de Biotecnología, Unidad Asociada UMA-CSIC Facultad de Ciencias, Universidad de Málaga, 29071 Málaga, Spain
^b  Laboratorio Fisiología y Biotecnología Vegetal, Facultad de Ciencias, Universidad de Vigo, 36200 Vigo, Spain
^c  Laboratorio Fisiología Vegetal, Departamento BOS, Universidad de Oviedo, 33071 Oviedo, Spain

(Received 5 July 2001; accepted 25 January 2002)

Abstract
We report here the isolation and characterization of a genomic clone encoding Scots pine (P. sylvestris) cytosolic glutamine synthetase GS1a. The clone contains the 5' half of the gene including part of the coding region organized in seven exons, interrupted by 6 introns and 980 bp upstream of the translation initiation codon. Earlier experiments carried out in our lab have shown that the GS1a gene is expressed in a light dependent fashion during the initial stages of Scots pine development. These data suggest a specific role for GS1a in ammonia assimilation in photosynthetic tissues of pine seedlings similar to the physiological role of GS2 in angiosperms. We have used a transcriptional fusion to uidA to transform pine cotyledons and Arabidopsis and demonstrated the ability of this 5'-upstream sequence to drive gene expression in both species and light regulation in Arabidopsis.

Résumé
Caractérisation structurale et fonctionnelle de la région 5' du gène de la glutamine synthetase du pin sylvestre. Un clone génomique codant la glutamine synthetase cytosolique GS1a de pin sylvestre (P. sylvestris) a été isolé et caractérisé. Ce clone contient la moitié 5' du gène comprenant une partie de la séquence codante organisée en 7 exons séparés par 6 introns et également une séquence de 980 pb en amont du codon d'initiation de la traduction. Des expériences préliminaires menées dans notre laboratoire ont montré que la lumière régule l'expression du gène GS1a pendant les étapes initiales du développement du pin sylvestre. Ces données suggèrent un rôle spécifique de GS1a dans l'assimilation des ions ammonium par les tissus photosynthétiques des plantules de pin analogue au rôle physiologique de GS2 chez les angiospermes. Nous avons préparé une fusion transcriptionnelle avec le gène uidA pour transformer des cotylédons de pins ainsi qu'Arabidopsis. Nous avons ainsi démontré la capacité de cette séquence 5' de 980 pb à diriger (1) l'expression du gène chez ces deux espèces et (2) sa régulation par la lumière chez Arabidopsis.

Key words: cytosolic glutamine synthetase / conifer / gene expression / N metabolism

Mots clés : glutamine synthetase cytosolique / conifère / expression génique / métabolisme de l'azote

Correspondence and reprints: Francisco M. Cánovas Tel.: 3452131942; fax: 3452132000; canovas@uma.es

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