桑树4CL基因家族的筛选和Mm4CL2的功能研究

作者：侯冲; 晁楠; 戴明洁; 刘利^*

来源：蚕业科学, 2022, 48(01): 18-24.

DOI：10.13441/j.cnki.cykx.2022.01.003

• 桑树
• 木质素
• 4-香豆酸辅酶A连接酶
• 基因家族
• 酶学活性

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:coenzyme A ligase)是苯丙烷类代谢途径中的重要限速酶。在川桑基因组数据库的基础上利用全基因组筛选方法鉴别出6个Mn4CL同源基因，命名为Mn4CL1～Mn4CL6。蛋白质功能域分析发现6个Mn4CL蛋白均包含保守结构域BoxⅠ和BoxⅡ,都属于ANL酶超家族。系统发生分析表明，Mn4CL1、Mn4CL2、Mn4CL4与已报道的参与木质素生物合成的4CL聚类在一起，属于第Ⅰ类；Mn4CL3属于第Ⅱ类，参与黄酮类化合物的生物合成；Mn4CL5和Mn4CL6属于4CL类似蛋白。以此为基础，从湖桑32号叶片中克隆出一条长为1 641 bp的cDNA序列，命名为Mm4CL2,构建重组质粒pET-28a-Mm4CL2并成功诱导表达出Mm4CL2蛋白。初步的酶学活性分析发现Mm4CL2蛋白能够分别催化香豆酸、咖啡酸和阿魏酸形成其相应的肉桂酰CoA,而不能催化芥子酸。本研究初步鉴定出一个桑树4CL基因Mm4CL2,为基因工程定向选育低木质素的桑树品种提供了新的候选基因。

• 单位
  江苏科技大学; 中国农业科学院蚕业研究所