莲藕PPO基因家族成员鉴定与分析

• 作者: 李婷婷 李玉蕊 鄢敏丽 张海星 王瑞红 柯卫东 郭宏波
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 学科: 农学
• 关键词: 莲藕 多酚氧化酶(PPO) 生物信息学 基因表达
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告|Articles and Letters
• 页码范围: 38-49
• 页数: 12页
• 分类号: S645.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2022.01.004

摘要

多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)在植物、动物和昆虫中以多基因家族形式广泛存在.对园艺作物而言,PPO是导致果蔬采后褐变的关键酶.明确植株内PPO家族成员及其功能,是降低其基因表达水平和酶活性的有效手段.为揭示PPO基因家族成员在莲藕(Nelumbo nucifera)中功能,本研究利用生物信息学方法鉴定出莲藕中PPO基因家族成员:PPO1、PPO4、金鱼草素合酶1(aureusidin synthase 1,AS-1)与AS-2,并对其理化性质、跨膜区、信号肽、亚细胞定位、基因结构、保守基序、二级与三级结构进行预测,通过qPCR方法分别检测PPO酶和基因在不同组织、不同生长时间、不同诱导因子下的活性及基因表达量.结果表明,4个基因CDS区全长在1 740～1 833 bp之间,编码氨基酸数目579～610,分子量66.21～68.65 kD,等电点在5.87～8.59,均属于亲水性不稳定蛋白;PPO1与PPO4无跨膜区、无信号肽,属膜外非分泌蛋白,AS-1无信号肽但有1个跨膜区,AS-2是具有1个跨膜区的分泌蛋白;PPO1与PPO4定位于叶绿体,AS-1定位于内质网,AS-2定位于细胞质;PPO1与PPO4没有内含子但都有12个保守基序,AS-1与AS-2分别具有1个内含子和10个保守基序;该4个蛋白结构非常相似,无规则卷曲是其主要结构元件,α-螺旋、β-转角以及延伸链分散于整个多肽链中;PPO活性与PPO1、PPO4基因表达量在幼芽中最高,AS-1在根中表达量最高,而AS-2在叶中表达量最高;PPO活性与PPO1、PPO4、AS-1基因表达量在不同诱导处理下均升高,而AS-2基因表达量无明显变化;PPO活性随着植株生长时间延长呈现出先增高后下降趋势,PPO1、PPO4与AS-1表达量在第30天左右快速上升,而AS-2无明显变化.本研究为阐明莲藕PPO基因家族成员功能提供了基础资料.