烟草PPO基因家族鉴定与不同成熟度烟叶烘烤过程中PPO活性分析

摘要

【背景与目的】多酚氧化酶(PPO)参与的棕色化反应是生产高品质烟草产品的关键环节,为了明确烟草中PPO基因的结构与功能。【方法】通过生物信息学的方法鉴定烟草PPO基因家族成员及其特征;利用qRT-PCR方法分析了翠碧一号上部4种成熟度烟叶(M1~M4)PPO基因的表达,并采用多酚氧化酶活性检测试剂盒测定烘烤过程中烟叶PPO酶活性变化。【结果】烟草基因组中共鉴定到12个NtPPO基因,大多数成员具有类似的基因结构、相近的蛋白长度和保守的蛋白结构域。系统进化分析将菠萝、高粱、番茄、马铃薯和烟草的PPO蛋白分为3个亚族,其中Ⅱ,Ⅲ亚族中均为双子叶植物的PPO成员。NtPPOs基因家族成员的表达量随着成熟度提高表现出不同的变化模式,大多数成员在过熟烟叶中表达量最低。烘烤过程中不同成熟度烟叶中PPO活性也存在明显差异,其中M2、M3和M4成熟期烟叶PPO活性呈现先下降后上升再下降的趋势,在45℃达到最大值,且M2>M3>M4。【结论】研究结果可为烟草PPO基因的功能研究、烟叶棕色化的调控和品种遗传改良奠定基础。