菊花萜类物质代谢关键酶FAS基因的克隆及功能分析

作者：胡昊; 杨婷; 高莉萍; Maarten A.Jongsma; 王彩云^*

来源：园艺学报, 2021, 48(02): 313-324.

DOI：10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0232

• 菊花
• 法尼醇合成酶
• 萜类化合物
• 基因表达
• 原核表达

以菊花模式品种(Chrysanthemum morifolium‘1581’)为材料,通过固相微萃取(SPME)结合GC–MS气相质谱联用技术分析其叶片及子房中次生代谢挥发物成分及相对含量,发现萜类代谢物在挥发物中占主要地位。基于转录组测序结果,从萜类合成酶基因FDS基因家族中克隆得到1个菊花法尼醇合成酶(Farnesol synthase,CmFAS)基因。其ORF全长1 197 bp,编码氨基酸398个,5′端具有质体定位信号肽。进化树分析表明CmFAS属于菊科植物FDS家族,与除虫菊及艾蒿中的单萜合成酶CDS亲缘关系最近。多重比对及氨基酸序列分析证实,Cm FAS具备该基因家族典型的类异戊二烯代谢催化活性保守结构域。基因时空表达分析显示CmFAS在菊花幼嫩组织中表达量最高,其次是子房与成熟叶片,但均低于菊花中另外2个FDS基因。通过大肠杆菌原核表达与酶学反应证实,CmFAS可以利用类异戊二烯代谢路径上游底物二甲基丙烯焦磷酸(DMAPP)和异戊烯基焦磷酸(IPP)以及菊基焦磷酸(CPP)分别产生法尼醇和菊基醇,同时具备了异戊烯基转移酶以及萜类合成酶的双重活性。法尼醇合成酶CmFAS是菊花中鉴定的第1个质体定位的倍半萜合成酶。

• 单位
  华中农业大学; 园艺植物生物学教育部重点实验室