豆梨植物络合素合酶PcPCS1基因克隆及其表达分析

以梨砧木豆梨（Pyrus calleryana Dcne.）为试材，克隆其植物络合素合酶基因（PcPCS1）的cDNA全长序列，并研究该基因的表达特点。结果表明PcPCS1 cDNA 序列长度为1 970 bp，编码497个氨基酸，推导的氨基酸序列由两个典型的植物络合素亚家族结构域组成，具有3个相邻的Cys-Cys元件（331-332、351-352和369-370位氨基酸）和植物络合素合酶蛋白的特征位点（Cys-56、Cys-90/91和Cys-109）。它与豆科植物的PCS1蛋白处于系统发生树的同一分支，且与百脉根LjPCS1蛋白的同源性最高（84%）。荧光定量RT-PCR分析结果显示：PcPCS1基因为组成型表达，各器官表达量存在差异，在20 mmol · L-1 CdSO4胁迫条件下，其表达量迅速上升，并且在豆梨叶中的表达量高于根；不同重金属离子对其上调表达的诱导能力为Cd2+ > Zn2+ > Cu2+。200 mmol · L-1 γ–谷氨酰半胱氨酸合成酶抑制剂丁胱亚磺酰亚胺能够显著抑制该基因的表达，补充200 mmol · L-1谷胱甘肽后，其相对表达量恢复或超过单一重金属离子处理的表达水平，即豆梨植物络合素以谷胱甘肽为底物，通过γ–谷氨酰半胱氨酸合成酶途经合成。