苹果根皮苷-2-O-糖基转移酶基因克隆与表达模式分析

目的：根皮苷-2-O-糖基转移酶（phloridzin 2’-O-glycosyltransferase，P2’-GT）是根皮苷合成最后一步关键酶，可以把根皮素转化成根皮苷，本研究在富士苹果中克隆出P2’-GT基因，对基因编码产物进行生物信息学分析和基因的表达模式分析。方法：以苹果皮为材料，提取RNA反转录合成cDNA为模板，设计特异性引物进行扩增和测序，利用Pro Param tool、TMHMM等在线软件对编码蛋白进行生物信息学分析，利用实时荧光定量聚合酶链式反应（realtime fluorescence quatitative polymerase chain reaction，RTFQ-PCR）分析P2’-GT在苹果不同部位、不同苹果品种和不同生长时期的表达差异。结果：P2’-GT cDNA全长1 452 bp，编码483 个氨基酸，相对分子质量53.6 kDa，等电点5.76，该基因编码蛋白是不稳定蛋白，不具有明显的跨膜结构，二级结构主要有α-螺旋、无规卷曲和延伸链组成，三级结构结果显示P2’-GT蛋白模型与对苯二酚葡萄糖基转移酶相似度最高（41.32%），进化分析表明P2’-GT与白梨糖基转移酶同源性最高。RTFQ-PCR分析发现P2’-GT在3 种苹果皮中均高效表达，在叶和根中微量表达，在果肉中不表达；P2’-GT的转录表达受苹果发育调控，在生长初期几乎不表达，随着苹果发育表达量逐渐增加，在生长中期达到最高值，随后开始减少，至苹果成熟期下降到最高值的50%水平。此外，P2’-GT在3 种苹果品种中表达不同，在澳洲青苹中表达量最高，在嘎啦中表达量最低。结论：本研究明确了P2’-GT的生物信息学特性及P2’-GT基因在不同生长期和不同部位的表达差异，为调控根皮苷合成的研究提供理论依据。