玉米番茄红素环化酶基因的克隆、表达及功能分析

从玉米中克隆获得β-环化酶(lycopene β-cyclase,LCYb)和ε-环化酶(lycopene ε-cyclase,LCYe)基因,对编码产物进行生物学信息分析,通过体外大肠杆菌表达系统,借助于颜色互补及产物分析实验,探究了玉米LCYb和LCYe的催化功能特性。序列分析结果显示,玉米LCYb和LCYe的cDNA全长分别1 470 bp和1 611 bp,与高粱和小米物种的同源性均在90%以上。通过与谷胱甘肽巯基转移酶标签融合表达,成功纯化出LCYe和LCYb蛋白。颜色互补实验及高效液相产物分析结果表明,玉米LCYb具有β-环催化活性,可将番茄红素两端环化形成β-胡萝卜素,同时也具有微量的ε-环活性,可以通过中间体γ-胡萝卜素生成α-胡萝卜素;而玉米LCYe具有双ε-环活性可以同时催化番茄红素两端形成ε-胡萝卜素。本研究揭示了玉米番茄红素环化酶的催化特性,为探究玉米类胡萝卜素分子调控机制奠定了基础。