丝瓜多酚氧化酶PPO基因家族的克隆与表达分析

多酚氧化酶(PPO)是参与酚类物质氧化的主要酶类之一,在果蔬褐变中发挥重要作用。为探究丝瓜中PPO基因家族的功能,以闽丝3号丝瓜为试验材料,通过转录组测序和RT-PCR方法获得了3个丝瓜PPO基因家族的c DNA序列,依次命名为Lc PPO1(Gen Bank登录号为KM506756)、Lc PPO2(Gen Bank登录号为KR819890)和Lc PPO3(Gen Bank登录号为KX092429);Lc PPO1基因全长2 026 bp,包含一个1 794 bp的ORF,编码598个氨基酸;Lc PPO2基因全长2 071 bp,ORF为1 722 bp,编码574个氨基酸;Lc PPO3基因全长2 189 bp,ORF为1 779 bp,编码593个氨基酸;3个基因均无内含子,其编码的蛋白与甜瓜、黄瓜同源蛋白的相似性较高。生物信息学分析表明,3个基因编码的酶蛋白均无信号肽,无跨膜结构域,为亲水性稳定蛋白,Wolf Psort预测其亚细胞定位于叶绿体。Lc PPO具有PPO蛋白的典型特征,分别具有PPO1-DWL、PPO1-KFDV 2个结构域和一个能够结合2个铜离子(Cu A、Cu B)的中央域酪氨酸酶。实时荧光定量PCR分析显示,Lc PPO家族的3个基因在丝瓜根、茎、叶、花和果实中均有表达。在丝瓜采后储藏期间,3个PPO基因初期表达上调,后期表达量受到抑制;在丝瓜鲜切条件下,Lc PPO1和Lc PPO2基因表达量总体呈先上升后下降趋势,Lc PPO3基因鲜切后表达量均低于采后0h。Lc PPO基因家族基因表达、PPO活性、总酚与丝瓜褐变关系密切,其中Lc PPO1、Lc PPO2在普通丝瓜果肉褐变过程中可能发挥着重要作用。本研究结果为进一步揭示丝瓜褐变的发生机理和丝瓜品种遗传改良奠定了一定的理论基础。