【摘 要】
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[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
【机 构】
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中国林业科学研究院热带林业研究所 广州 510520;南京林业大学 南京 210037;中国林业科学研究院热带林业研究所 广州 510520
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[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.
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