橡胶草法尼基焦磷酸合酶基因的克隆与功能分析

【目的】法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)是天然橡胶生物合成的甲羟戊酸途径中的关键酶,获得橡胶草FPS基因并转化野生橡胶草,为研究FPS基因在橡胶草橡胶生物合成过程中的调控作用奠定基础。【方法】采用同源克隆的方法获得橡胶草FPS基因全长c DNA序列,并对该基因进行生物信息学分析。对橡胶草和其他18种不同高等植物的FPS氨基酸序列进行多序列比对及进化树分析。提取橡胶草不同组织:根、叶柄、叶、花梗、花和种子RNA,对FPS基因进行组织特异性表达分析,并对不同生长时期的橡胶草FPS表达量进行比较,分析橡胶草生长过程中FPS的调节作用。将该基因在野生型橡胶草中过表达,对得到的转基因和野生型植株FPS相对表达水平进行分析,比较转基因和野生型植株橡胶含量的变化。碱煮法提取转基因和野生型橡胶草根部的橡胶,测定橡胶含量。【结果】获得橡胶草FPS基因全长c DNA序列,命名为TKFPS(Gen Bank登录号KJ558350.1)。序列分析表明该基因包含1个1 029 bp的完整开放阅读框,编码342个氨基酸,编码的蛋白质相对分子量为39.35 k D,理论等电点(p I)为5.41,平均疏水性为-0.242。多序列比对结果表明,橡胶草FPS氨基酸序列含有高等植物FPS基因的5个保守结构域,系统发育分析结果显示新疆野生橡胶草与蒲公英处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和Target P亚细胞定位分析得知,TKFPS蛋白无跨膜区域,可能定位于细胞质中发挥功能。组织特异性分析结果表明TKFPS在橡胶草的根、叶柄、叶、花梗、花、种子中均有表达,其中,在叶中表达量最高,根次之,在花中表达量最低。重组子p CAMBIA2300-35S-TKFPS经农杆菌介导法转化野生橡胶草叶盘,得到6株转基因植株。实时荧光定量PCR检测发现,与野生型相比,转基因株系FPS的相对表达量水平明显升高,6株转基因株系TKFPS表达量平均约是野生型的2.8倍。橡胶含量测定结果表明6株转基因株系的根中橡胶质量分数平均比野生型增加了3.92%。【结论】成功从橡胶草中克隆获得TKFPS,并转化野生橡胶草得到转TKFPS的高产橡胶草株系,FPS在橡胶草产胶过程中发挥重要功能。

巴西橡胶树一个新的法尼基焦磷酸合酶基因的克隆及表达分析

利用同源克隆的方法在橡胶树中获得一个新的法尼基焦磷酸合酶基因,命名为Hb FPS2。序列分析显示,Hb FPS2基因组序列长4 171 bp,由12个外显子和11个内含子组成,c DNA全长1 288 bp,包含1 029 bp的开放阅读框、105 bp的5′-UTR和154 bp的3′-UTR,编码342个氨基酸,推测分子量为39.6 ku,等电点为5.27。氨基酸序列比对显示,Hb FPS2具有FPS家族保守的5个结构域。进化分析结果表明,Hb FPS2和Hb FPS1亲缘关系最近,与大戟科的蓖麻、大戟、麻风树法尼基焦磷酸合酶聚为一个亚类。定量PCR结果表明,Hb FPS2在橡胶树根、树皮、叶、花和胶乳等组织中均有表达,在花和胶乳中表达量较高,在根中表达量最低;茉莉酸和乙烯处理均能提高Hb FPS2基因的表达量,处理9 h时基因表达量分别提高了36倍和8倍。结果为分析法尼基焦磷酸合酶基因表达特性及其在天然橡胶生物合成途径中的作用机制奠定基础。

橡胶树胶乳高表达的法尼基焦磷酸合成酶的功能

【目的】天然橡胶生物合成途径是典型的植物类异戊二烯代谢途径,MVA代谢途径是天然橡胶与萜类化合物所需的五碳构成单元IPP和DMAPP生物合成的主要途径之一。由2分子IPP和1分子DMAPP聚合形成的法尼基焦磷酸是乳管细胞天然橡胶生物合成的起始前体,厘清该起始物的合成酶酶学性质不仅有助于阐明天然橡胶生物合成机制,同时也为天然橡胶遗传改良提供酶学理论基础。【方法】对橡胶树热研7-33-97基因组中同源的3个预测的法尼基焦磷酸合成酶(HbFPS1、HbFPS2、HbFPS3)进行序列特征分析,优选胶乳中高表达的2个法尼基焦磷酸合成酶基因构建原核表达载体,经蛋白纯化与MALDI TOF质谱确证,并同时进行体外酶活性检测,最终评价其对体外橡胶合成效率的影响。【结果】橡胶树基因组含有的3个预测的法尼基焦磷酸合成酶都含有特征性的2个保守结构域“DDIMD”和“DDYXD”及相似的三维空间结构,其中胶乳高表达的HbFPS1和HbFPS2基因编码的蛋白氨基酸序列相似性达到95%,说明HbFPS1和HbFPS22个冗余基因可能经历了基因组中同源基因的后期拷贝事件。同时HbFPS1和HbFPS2基因能够正确地在大肠杆菌中表达,HbFPS3却难以正确折叠而形成包涵体,体现了这2类蛋白质N末端氨基酸明显的亲疏水性差异对蛋白可溶表达的影响。HbFPS1和HbFPS2蛋白在体外除了能够利用GPP为底物合成FPP外,还能够直接转化IPP和DMAPP生成FPP。同时,分别添加HbFPS1和HbFPS2蛋白能够提高体外橡胶合成效率并且存在蛋白剂量相关性特征。与对照相比,在特定的反应体系中,当HbFPS1和HbFPS2蛋白添加量增加时体外橡胶合成效率随之不同程度地提高,且在100μg时促进作用最明显。【结论】橡胶树胶乳中高表达的2个冗余基因HbFPS1和HbFPS2与HbFPS3基因编码蛋白的序列差异可能影响酶的活性。HbFPS1和HbFPS2蛋白确证是胶乳中能够促进天然橡胶合成的功能酶,而且能够直接聚合IPP和DMAPP生成天然橡胶合成起始物FPP。本研究建立了基于天然橡胶粒子的体外蛋白功能研究平台,并证明HbFPS1和HbFPS2酶在一定的含量下能够显著地提升橡胶合成效率。通过调控HbFPS1和HbFPS2酶活性将有助于橡胶树优质高产品种的改良与选育。

独行菜法尼基焦磷酸合酶基因的克隆与原核表达

从独行菜(Lepidium apetalum)中克隆强心苷合成途径的法尼基焦磷酸合酶(FPS)基因,并在大肠杆菌中表达,为进一步研究独行菜强心苷的合成途径提供参考。分析前期获得的独行菜幼苗转录组数据,选择其中注释为FPS且具有完整开放阅读框的序列,从独行菜叶片c DNA中通过PCR克隆该序列,并进行序列分析。结果表明,克隆得到独行菜FPS基因的cDNA序列,Gen Bank登录号KY366218,命名为La FPS。序列长度为1 332 bp,含有1 161 bp的开放阅读框,推测编码386个氨基酸。La FPS蛋白可能不含跨膜结构,定位于线粒体中,含有聚异戊二烯合成酶结构域。La FPS蛋白氨基酸序列与拟南芥(Arabidopsis thaliana)FPS1蛋白相似性高达92%,进化树分析结果表明,La FPS与同为十字花科的拟南芥FPS1、遏蓝菜(Noccaea caerulescens)FPS1、高山南芥(Arabis alpina)FPS亲缘关系最近。构建的载体p ET-32a-La FPS可在大肠杆菌中成功诱导表达。表明成功克隆了独行菜FPS基因,并建立了其原核表达体系。

调控橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因转录因子的初步筛选

为研究橡胶树中法尼基焦磷酸合酶基因(Hb FPS)的表达调控机制,采用酵母单杂交技术筛选了胶乳中与Hb FPS启动子结合的蛋白因子。将Hb FPS启动子与报告质粒p HIS2.1连接构建诱饵质粒p His-FPS,经筛选确定抑制背景表达的3-氨基三唑(3-aminotriazole,3-AT)浓度为10 mmol/L。同时以橡胶树胶乳m RNA为模板合成双链c DNA,并将双链c DNA、线性化的p GADT7Rec2载体和诱饵质粒p His-FPS共同转化酵母菌株Y187,两载体共转化效率为1.7×106 cfu/μg。筛选共得到阳性克隆36个,获得31条序列。对获得的c DNA序列进行生物信息学分析,得到2个转录因子序列,分别为类乙烯响应转录因子ERF003和Hb LMYC2。结果为进一步研究Hb FPS表达调控机制奠定基础。

抑制法尼基焦磷酸合成酶改善2型糖尿病大鼠左心室重构与心脏功能

目的探讨抑制法尼基焦磷酸合成酶对改善2型糖尿病大鼠左心室重构与心功能的影响。方法采用高脂高糖饮食加一次性腹腔注射小剂量链脲佐菌素(STZ 30mg/kg)建立2型糖尿病模型。健康雄性SD大鼠30只随机分成正常对照组(control组,n=10)、糖尿病组(DM组,n=10)、糖尿病+伊班膦酸钠组(DM+IB组,n=10)。建模成功后DM+IB组SD大鼠连续16周每天皮下注射5微克/千克剂量伊班膦酸钠溶液,control和DM组大鼠在相同位置注射相等剂量的0.9%氯化钠注射液。实验21周后分别对3组SD大鼠行心脏超声和血流动力学测定,HE染色观察心肌细胞形态横截面大小,Masson复合染色检测心肌组织胶原纤维沉积程度。结果与对照组相比,DM组大鼠左心室内径增大、室间隔及左心室后壁显著增厚、心功能降低、心肌细胞明显肥大、心肌间质及心肌血管周围胶原纤维沉积显著增多(P<0.01);DM+IB组大鼠虽出现上述结构及功能改变,但与DM组相比上述情况均有明显改善(P<0.05)。结论抑制法尼基焦磷酸合成酶在一定程度上可改善糖尿病心肌病大鼠左室重构与心脏功能。

巴西橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因5'调控序列的克隆及功能初步鉴定

法尼基焦磷酸合酶是异戊二烯生物合成途径中的一个关键酶,根据NCBI数据库中巴西橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因HbFPS序列设计引物,克隆了HbFPS起始密码子上游1066bp的5'调控序列。序列分析表明,该序列A/T含量为77.39%,含有典型的真核生物核心启动子区域,在该序列中发现了一些与真核生物典型的顺式调控元件相似的TATA-box、增强子元件、CAAT-box和GATA-box以及一些与激素、胁迫诱导、转录因子相关的顺式作用元件。构建了含有该序列的植物表达载体并转化烟草,对获得的转基因烟草T0代植株GUS染色发现转基因植株呈现蓝色,表明HbFPS的5'调控序列可以驱动GUS基因的表达,具有启动子的活性。

卷叶贝母法尼基焦磷酸合酶基因的克隆及表达分析

为了探究卷叶贝母(Fritillaria cirrhosa)法尼基焦磷酸合酶基因(FcFPPS)是否参与甾类生物碱合成、萜类合成等代谢过程,该研究基于转录组测序结果,通过PCR技术克隆卷叶贝母FPPS基因(FcFPPS)开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)序列,运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能,并通过qRT-PCR检测FcFPPS基因在野生鳞茎和再生鳞茎(通过激素组合刺激获得的组织培养物)中的表达情况,以及利用煎煮法测定野生鳞茎和再生鳞茎的总生物碱含量。结果表明:获得了1 059bp的FcFPPS ORF片段,编码352个氨基酸,并与NCBI上公布的麝香百合、虎眼万年青、春兰等植物FPPS蛋白的相似性在85%以上;对FcFPPS蛋白的二级、三级结构预测发现FcFPPS蛋白主要由α螺旋构成;qRT-PCR与总生物碱含量测定结果显示FcFPPS基因的表达水平与总生物碱含量的变化趋势一致,都是再生鳞茎高于野生鳞茎。FcFPPS蛋白质特征区及同源性等生物信息学分析结合qRT-PCR的测定结果证明FcFPPS可能是一个有生物学功能的蛋白质,这为后续利用基因工程手段提高卷叶贝母中生物碱含量奠定了理论基础。

不同生物来源的法尼基焦磷酸合酶生物信息学分析

法尼基焦磷酸合酶(Farnesyl Pyrophosphate Synthase,FPPS)是萜类化合物合成途径的关键酶,本文运用生物信息学方法分析FPPS的核苷酸及氨基酸序列,探讨该酶在不同物种间的亲缘关系及进化率。结果表明,所选物种中FPPS氨基酸序列相对保守,存在5个保守结构域,富含DDXXD序列的位点为其活性位点。在系统进化方面,细菌等原核生物聚成一支,植物、动物、真菌等真核生物聚在一起,说明FPPS的功能结构域在进化过程中有较高的稳定性,不同物种间FPPS的进化率不同,具有较为显著的种族特异性。

金钗石斛法尼基焦磷酸合酶基因克隆及表达分析

为探究金钗石斛法尼基焦磷酸合酶基因(DnFPPS)是否参与倍半萜类生物碱、萜类合成等代谢过程,根据金钗石斛转录组信息,克隆金钗石斛DnFPPS基因全长cDNA序列,采用荧光定量PCR技术检测其在石斛不同生长年限茎和叶中的相对表达水平,构建pGEX-6t-1-DnFPPS原核表达载体并在大肠杆菌中表达,获得金钗石斛DnFPPS基因c DNA全长序列共1044 bp核苷酸。NCBI blastx结果显示,DnFPPS基因编码的蛋白与霍山石斛来源FPPS1具有最高相似性,氨基酸一致度达98%。DnFPPS具有异戊烯基转移酶基因的5个典型保守功能域。进化树分析结果显示,DnFPPS蛋白与霍山石斛的FPPS1具有较近的遗传距离。其推导出的蛋白质序列经预测其结构与穗状蒿(Artemisia spiciformis)中FPP/GFPP合成酶的嵌合体蛋白晶体结构相似性可达到73.16%。表达水平分析发现DnFPPS基因表达与石斛碱累积呈正相关。在大肠杆菌中表达后SDS-PAGE电泳观察得到72 kD左右的目的条带,与预测的蛋白分子量相符合。该研究为DnFPPS基因功能研究奠定重要基础,为阐明金钗石斛倍半萜及倍半萜类生物碱物质生物合成途径研究提供重要理论参考。

刺五加法尼基焦磷酸合酶基因的克隆、生物信息学及表达分析

目的:克隆刺五加的法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)基因,并对其进行生物信息学和表达分析。方法:采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆刺五加FPS基因的全长cDNA序列。运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能。并通过RT-PCR法检测FPS在不同器官中的表达情况。结果:刺五加FPS基因的cDNA全长为1 499 bp,开放阅读框长1 029 bp,编码342个氨基酸的蛋白,包含2个富含天冬氨酸(DDXXD)的保守功能域。FPS蛋白无跨膜区域,定位于细胞质中。RT-PCR的结果显示,刺五加FPS基因在各器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P<0.05)。结论:首次分离并报道了刺五加FPS的cDNA克隆,并证实其在不同器官中的表达量不同,为进一步研究FPS对刺五加皂苷合成的影响和表达调控奠定了基础。

陆地棉法尼基焦磷酸合酶基因的克隆及表达分析

棉酚是棉花重要的次生代谢产物之一,具有抗虫及抗病害的作用。法尼基焦磷酸合酶是杜松烯合酶的上游酶,催化合成法尼基焦磷酸,该物质是棉酚等次生代谢物生物合成的前体。本文依据亚洲棉法尼基焦磷酸合酶基因序列,采用同源RT-PCR技术,克隆了陆地棉法尼基焦磷酸合酶基因,对其序列和编码产物结构进行了分析。荧光定量PCR分析表明,该基因在棉花植株叶片表达量最高,根部最低,在花、铃、蕾、茎中的表达水平接近。以上工作为棉花异戊二烯基途径的分析及相关次生代谢的途径工程研究奠定了一定的理论基础。

人参法尼基焦磷酸合成酶基因的表达及其与皂苷含量的关系

以五年生人参根组织为试验材料,克隆得到人参法尼基焦磷酸合成酶(FPS)基因。通过生物信息技术对其氨基酸序列进行比对,使用MEGA5.1构建人参与相关物种的FPS系统进化树,运用实时荧光定量PCR方法检测FPS基因在不同生长时期的表达量,用高效液相色谱法测定根中8种单体皂苷含量,进行相关性分析。结果显示:人参FPS基因c DNA大小为1 134 bp,含有一个开放阅读框,编码342个氨基酸。FPS编码蛋白相对分子质量为39 567,等电点为5.83,不含信号肽,无跨膜区。二级结构中主要为α-螺旋,占58.19%。同源性分析显示,FPS基因与西洋参(ADJ68004)、三七(AGS79228)核苷酸序列相似性为99%。实时荧光定量PCR结果显示,FPS基因在人参各生长时期中,以展叶期表达量最高。相关性分析表明,FPS基因的表达与Rb3含量显著正相关(P<0.05),与三醇型皂苷含量呈正相关,但相关性不显著。

枸骨法尼基焦磷酸合酶IcFPS2基因克隆与原核表达分析

目的 克隆枸骨Ilex cornuta三萜皂苷生物合成途径中关键酶法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)基因,对其进行组织特异性表达分析,构建原核表达载体并进行重组蛋白诱导表达,探究其参与调控三萜皂苷生物合成的功能。方法 结合枸骨转录组数据设计特异性引物,采用PCR技术从枸骨叶中扩增得到了IcFPS2基因的c DNA序列,对其进行生物信息学分析;通过实时荧光定量进一步分析其组织表达特异性,构建原核表达载体pET32a-IcFPS2,并转化至大肠杆菌E. coli BL21(DE3)pLysS感受态细胞,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导重组蛋白的表达。结果 IcFPS2基因长1259 bp,开放阅读框为1050 bp,编码350个氨基酸,其蛋白质相对分子质量和等电点分别为40 200、5.54。氨基酸序列比对分析表明枸骨与栀子、杜仲、甘草、绞股蓝、竹节参的FPS氨基酸序列具有较高的同源性。系统进化树分析显示,IcFPS2蛋白与西洋参、人参、竹节参FPS蛋白聚为一支,表明枸骨FPS蛋白可能与双子叶植物五加科FPS蛋白在功能上较为接近。实时荧光定量PCR分析表明,IcFPS2基因在根中的表达量最高,其次是叶,而后是雄花和茎,该基因在雌花中表达水平最低。原核表达分析结果显示,构建的IcFPS2-pET-32a载体能在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达,SDS-PAGE结果显示,诱导的重组表达蛋白相对分子质量在45000左右,与预测的IcFPS2蛋白大小基本一致。结论 通过对IcFPS2基因的全长c DNA克隆与生物信息学分析、组织表达特异性分析和原核表达载体的构建,为后续进一步研究法尼基焦磷酸合酶基因在枸骨三萜皂苷生物合成途径的功能供科学依据。

刺五加法尼基焦磷酸合酶、鲨烯合酶、鲨烯环氧酶基因启动子CpG岛的预测与功能验证

目的获得刺五加法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SS)、鲨烯环氧酶(SE)基因启动子的CpG岛分布情况和功能活性。方法针对已克隆的FPS、SS、SE基因启动子序列,使用EMBOSS和Li Lab进行CpG岛预测,同时利用GUS基因作为报告基因,p CAMBIA1301质粒作为表达载体,利用根癌农杆菌转化拟南芥进行功能验证。结果发现刺五加FPS、SS启动子含有2个CpG岛,长度分别是520、218 bp和108、103 bp,SE启动子含有3个CpG岛,长度为290、119、149 bp。FPS、SS、SE基因启动子均具有启动活性,但强度不一,SS启动子活性最强。结论研究首次获得刺五加FPS、SS、SE基因启动子区域的CpG岛分布情况,以及其功能活性,为后续进一步FPS、SS、SE甲基化分析及其在刺五加中的表达调控研究奠定了基础。

基于转录组测序的兔儿伞羽扇豆醇合成途径及关键酶基因研究

为解析兔儿伞羽扇豆醇生物合成途径,探究其关键酶基因,研究运用DNBSEQ测序平台对兔儿伞的叶、茎、根及根茎进行转录组测序,从头组装后获得了191541条Unigenes。KEGG代谢通路分析表明有961条Unigenes涉及兔儿伞羽扇豆醇生物合成途径,其中,395条Unigenes编码羽扇豆醇生物合成途径的17个关键酶。根与其他各组织比较,24条共有差异表达基因涉及羽扇豆醇生物合成途径,编码了法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPPS)、角鲨烯合成酶(squalene synthase,SS)、角鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)等关键酶。对关键酶FPPS、SS和SE进行结构分析,发现它们均具有保守的催化结构域和底物结合结构域。研究丰富了兔儿伞植物的功能基因数据库,为进一步研究羽扇豆醇生物合成途径及其关键酶基因的功能和调控机制奠定了基础。

柴胡皂苷合成途径中三个关键酶基因片段的克隆与序列分析

本文以北柴胡幼嫩根的总RNA为模板,通过RT-PCR方法,克隆出3-羟基-3甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase,HMGR)、异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,IPPI)和法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)基因的cDNA片断,大小分别为470bp、532bp、466bp,分别编码157、177、155个氨基酸多肽。提交到Gen- Bank上,得到登陆号分别为:HMGR(EU400217)、IPPI(EU400218)、FPS(EU400219)。NCBI在线blast结果表明,推断的北柴胡HMGR、IPPI和FPS基因的氨基酸序列分别与杜仲、三岛柴胡和雷公藤的一致性最高,分别为93%、99%、97%。对HMGR基因和FPS基因进行特征性保守域分析,结果显示,推断的HMGR氨基酸序列存在两个NADPH结合基序,FPS存在三个特征性保守序列:DDIMD、GQMID和KL。构建的植物IPPI的分子进化树表明,北柴胡IPPI基因与伞形科植物(胡萝卜和三岛柴胡)亲缘关系最近,与单子叶植物(玉米和水稻)亲缘关系较远。本文首次分离报道了北柴胡柴胡皂苷合成途径中三个关键酶基因(HMGR、IPPI和FPS)cDNA的克隆,新获得的基因片段序列为进一步克隆全序列和了解调控柴胡皂苷的生物合成奠定了基础。

金铁锁FPS基因的克隆及表达分析

目的从金铁锁Psammosilene tunicoides W.C.Wu et C.Y.Wu中克隆三萜皂苷合成途径中的关键酶法尼基焦磷酸合酶基因FPS,进行序列特征分析和不同组织中的表达情况。方法根据已获得的金铁锁转录组数据,设计FPS基因全长扩增引物,利用RT-PCR方法获得金铁锁FPS基因的全长c DNA序列,并进行TA克隆、序列分析及原核表达;并设计Real-time PCR扩增引物,测定FPS在不同组织中的表达量。结果 FPS c DNA全长1135bp,开放阅读框1029bp,编码342个氨基酸;构建了p EASY-E1-FPS重组质粒,获得稳定的原核表达体系。Real-time PCR结果表示FPS基因在根中的表达量高于叶和茎。结论成功克隆了金铁锁FPS基因,构建了稳定的p EASY-E1-FPS原核表达体系,FPS基因的表达分析表明,FPS在金铁锁不同组织均有表达,根中表达量最高。为进一步研究金铁锁中三萜皂苷合成代谢途径及其关建酶表达模式奠定基础。

杧果FPPS基因的鉴定和序列分析

法尼基焦磷酸合成酶(Farnesyl Pyrophosphate Synthase,FPPS,EC∶2.5.1.1)是倍半萜合成中的一个关键酶,在植物萜类合成过程中有关键作用。以杧果FPPS基因为研究对象,以拟南芥FPPS基因为参考,通过BLAST方法从番木瓜、金钱橘、甜橙、苹果、小果野蕉、桃子、白梨、葡萄、中华猕猴桃、无油樟基因组数据中获得了FPPS基因,共19条FPPS基因序列,对其进行了系统进化分析和生物信息学分析。系统进化结果显示:双子叶植物纲果树与单子叶植物纲果树关系较远,同是双子叶植物纲的果树关系较近,同科果树亲缘关系更近。生物信息学分析结果显示:氨基酸序列中,酸性蛋白占94.7%,稳定性蛋白占84.2%,有信号肽的蛋白占5.3%,有导肽的蛋白占10.5%,所有蛋白均为有明显跨膜现象的亲水性蛋白;所有FPPS基因亚细胞定位于线粒体中,均有蛋白活性位点。

皱皮木瓜中CsFPS基因的克隆及原核表达分析

目的对皱皮木瓜三萜生物合成途径中法尼基焦磷酸合酶基因进行克隆及生物信息学、原核表达分析,并考察其在皱皮木瓜果实中的表达规律。方法通过RT-PCR法进行扩增,从皱皮木瓜果实中克隆获得CsFPS1、CsFPS 2基因。采用生物信息学软件预测编码蛋白的特征,通过DNAman和Mega 6软件进行同源氨基酸比对和系统进化树的绘制,构建原核表达载体并转化至大肠杆菌中诱导表达,通过qRT-PCR法分析基因表达模式。结果CsFPS1、CsFPS 2基因的ORF长度分别为1182、1029 bp,分别编码393、342个氨基酸。两者均为稳定的酸性蛋白,无跨膜结构,二级结构显示其均由α-螺旋结构占主导。皱皮木瓜的CsFPS1蛋白与苹果的FPS蛋白单独聚成一支,CsFPS2蛋白与黄龙胆的FPS蛋白亲缘关系较高。荧光定量分析结果表明,2条CsFPS基因的表达都随果实发育而呈下降趋势,CsFPS 1基因具有更高表达。重组蛋白pET-28a-CsFPS1经SDS-PAGE电泳分析,在42 kDa处出现蛋白条带。结论本研究首次从皱皮木瓜中克隆CsFPS1、CsFPS2基因,成功构建CsFPS1重组蛋白的大肠杆菌原核表达体系,为皱皮木瓜三萜生物合成途径中FPS基因的功能验证奠定基础。