半夏PtPAL基因的克隆、表达与酶动力学分析

• 作者: 何潇 刘兴 辛正琦 谢海艳 辛余凤 吴能表
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 半夏 麻黄碱 苯丙氨酸解氨酶 基因克隆 表达分析 酶动力学分析
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 1941-1952
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04227

摘要

本研究以半夏为研究对象, 基于其转录组数据克隆获得1个苯丙氨酸解氨酶基因, 命名为PtPAL, 通过DNAMAN、MEGA等生物信息学软件进行序列结构与系统进化分析表明, 该基因核酸序列长度为2289 bp, 编码762个氨基酸, 终止密码子为TAA, PtPAL与单子叶植物百合PAL相似度达78%, 具有PAL-HAL、PLN02457、phe_am_lyase、Lyase_aromatic及HutH结构域, 属于苯丙氨酸解氨酶家族成员(Lyase_I_like Superfamily)。半夏PtPAL与单子叶植物百合、菠萝和油棕亲缘关系较近, 归于单子叶植物。采用实时荧光定量PCR分析PtPAL在不同组织间的表达情况表明, PtPAL基因在叶中表达量最高, 其次是块茎和根, 花中表达量最低。通过对半夏PtPAL基因进行功能表达分析发现, PtPAL重组蛋白可以高效催化L-Phe生成t-CA, 且催化反应最适pH与温度分别为9.0、70℃; PtPAL的Km、Vmax、Kcat和Kcat/Km分别为0.89 mmol L1、63.96 nKat mg–1、6.56 s–1和7.37×103 s–1 M–1。进一步探究金属离子对PtPAL酶活性的影响表明, Ba2+显著增强了PtPAL酶活性, Mn2+、Co2+、Cu2+及Zn2+抑制了PtPAL酶活性。本研究为进一步研究PtPAL的功能特点及半夏苯丙胺类生物碱代谢途径奠定基础。