油楠倍半萜类合成酶基因SgSTPS3的克隆与表达分析

编号 zgly0001740258

文献类型 期刊论文

文献题名 油楠倍半萜类合成酶基因SgSTPS3的克隆与表达分析

作者 陈朝黎  余纽  李荣生  邹文涛  董明亮  朱茂成  杨锦昌 

作者单位 中国林业科学研究院热带林业研究所  南京林业大学 

母体文献 林业科学 

年卷期 2021,57(11)

页码 68-78

年份 2021 

分类号 S718.46 

关键词 萜类合成酶基因  表达模式  激素调控  油楠 

文摘内容 【目的】油楠茎部树脂油富含大量倍半萜类化合物,萜类合成酶是萜类化合物生物合成途径中的关键酶之一。对油楠倍半萜合成酶基因SgSTPS3的克隆与表达分析,有利于探明油楠树脂油的形成机制,为解析林木萜类生物合成与代谢调控机制提供新的理论依据。【方法】基于前期油楠转录组数据库,从成熟油楠植株茎部克隆获得油楠倍半萜类合成酶基因SgSTPS3,并对其进行生物信息学分析。利用原核细胞进行诱导表达,GC-MS鉴定其表达产物。通过实时荧光定量PCR分析该基因在油楠不同年龄(0.5、1.5、15、30年)和不同器官(根、韧皮部、木质部、嫩叶、老叶)中的表达特性,以及该基因对不同激素水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和激素组合SA+MeJA的响应模式。【结果】获得SgSTPS3基因,CDS序列全长1701 bp,编码566个氨基酸(GenBank登录号:MW345633)。蛋白多序列比对显示SgSTPS3蛋白与苏木亚科古巴香胶树CoTPS3和兰氏香脂树ClTPS3同源性最高,达87.68%。生物化学分析结果表明SgSTPS3蛋白为多功能酶,以法尼基焦磷酸(FPP)为底物时,主要催化产生倍半萜环苜蓿烯、可巴烯及顺式-β-可巴烯,以香叶基焦磷酸(GPP)为底物时,产生单萜芳樟醇。SgSTPS3基因的表达量在不同年龄、不同器官中存在显著差异:同一年龄的各器官,0.5和1.5年生植株根部表达量最高,15和30年生植株韧皮部表达量最高;不同年龄的同一器官,根部表达量随年龄的增大而减小,木质部表达量随年龄增大而增大,30年生植株韧皮部显著高于其他年龄的植株,嫩叶和老叶无明显规律。对2年生油楠幼株叶片进行激素诱导处理,喷施激素SA(50μmol·L^(-1))时,该基因在12 h表达量最高,为初始表达量的35.1倍,72 h最低;喷施MeJA(100μmol·L^(-1))时,该基因在6 h表达量最高,24 h最低;混合激素SA(50μmol·L^(-1))+MeJA(100μmol·L^(-1))作用下,SgSTPS3基因表达量变化与对照组趋势接近,诱导效果较差。【结论】SgSTPS3为倍半萜类合成酶基因,具有多底物酶催化功能,在幼苗的根部及成年植株的韧皮部表达量较高;不同激素对SgSTPS3基因的调控作用差异显著,SA(50μmol·L^(-1))诱导效果最佳,MeJA(100μmol·L^(-1))诱导效果次之。