怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶基因的克隆和分析

摘要

[目的] 蔗糖合酶是植物蔗糖代谢途径中的关键酶,在植物的生长发育过程中具有重要作用.分析蔗糖合酶的核酸序列信息,预测其蛋白结构与功能,以期揭示该酶生物学功能.[方法] 通过怀玉山高山马铃薯(Solanum tuberosum L. cv. Huaiyushan,缩写S.tuberosum L. cv. Huaiyushan)试管苗转录组数据库筛选到蔗糖合酶基因的核心片段(PGSC0003DMG400002895,SuSy 4),利用RT-PCR技术克隆怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶基因,并采用生物信息学方法进行序列分析.[结果] 怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶基因cDNA总长度为2418 bp,G+C含量为45.08％;怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶由805个氨基酸组成,分子量92471.33 Da,等电点5.87,为亲水性蛋白;怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶的二级结构包括α-螺旋(45.84％)、β -片层(15.16％)、无规则卷曲(39.01％),C端和N端含β -片层和α-螺旋,而无规则卷曲、延伸链、β -片层和α-螺旋则散布于整个蛋白质中;怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶的三级结构为四聚体;怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶主要存在细胞质、线粒体和叶绿体中;怀玉山高山马铃薯与番茄(Solanum lycopersicum)、潘那利番茄(Solanum pennellii)、智利番茄(Solanum chilense)、马铃薯(Solanum tuberosum)、辣椒(Capsicum annuum)、风铃辣椒(Capsicum baccatum)等6种植物在一个大分支下,这说明怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶基因在进化上与这6种植物的亲缘关系较近,尤其是与马铃薯的进化上具有最高的亲缘关系.[结论] 怀玉山高山马铃薯蔗糖合酶基因具有典型蔗糖合酶的结构特征,氨基酸序列及核酸序列与同源物种相似度高,在进化上高度保守,对进一步揭示该酶生物学功能具有重要意义.