北美鹅掌楸LtuFPPS1 基因克隆与组织表达分析

摘要: 法尼基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase, FPPS）是植物萜类物质合成前体法尼基焦磷酸（farnesyl pyrophosphate，FPP）的关键合成酶。为探究北美鹅掌楸（Liriodendrontulipifera）萜类合成途径的分子机制，该研究利用北美鹅掌楸转录组数据，通过设计特异性引物，采用 RACE 技术克隆得到 LtuFPPS1 基因的全长序列并进行生物信息学分析。结果表明：（1）LtuFPPS1 基因全长 1 460 bp，开放阅读框（ORF）长 1 056 bp，编码 351 个氨基酸，蛋白质分子量为 40 589.45 D，等电点为 5.19，不稳定系数为 43.50，归类为不稳定蛋白；LtuFPPS1 基因所编码的蛋白不含信号肽，定位于线粒体，是一种不稳定亲水性蛋白，具有类异戊二烯类化合物合酶的特征结构域，α-螺旋为其氨基酸序列的主要二级结构。（2）进化树和同源序列分析表明，北美鹅掌楸 LtuFPPS1 蛋白与乐昌含笑（Michelia chapensis）的 FPPS蛋白的亲缘关系更近。（3）组织表达分析结果发现，LtuFPPS1 基因在北美鹅掌楸的雌蕊中的表达量最高，其高低顺序为雌蕊 > 花芽 > 茎 > 雄蕊 > 萼片 > 叶片 > 花瓣 > 根，据此推测萜类代谢物在花器官中的合成相对较多。综上所述，LtuFPPS1 基因为萜类合成酶基因，可以为从分子生物学层面探究北美鹅掌楸萜类物质的合成提供一定的理论帮助。