茅苍术AlPMK1、AlPMK2基因的克隆和表达分析

目的 从茅苍术中克隆萜类化合物生物合成途径中的甲羟戊酸-5-磷酸激酶(PMK)基因,并对其进行序列分析、原核表达及基因表达分析.方法 基于茅苍术转录组数据,采用RT-qPCR法克隆获得茅苍术的2条甲羟戊酸-5-磷酸激酶基因的全长序列,命名为AlPMK1、AlPMK2,使用生物信息学软件预测AlPMK1,AlPMK2编码蛋白的特征;利用MEGA 6.06软件构建系统进化树;构建原核表达载体,在大肠杆菌中诱导表达;运用RT-qPCR检测该基因在不同产地茅苍术中的相对表达及经不同时间茉莉酸甲酯诱导后的表达情况.结果 AlPMK1、AlPMK2基因的ORF长度分别为1512、1590 bp,分别编码503 aa、529 aa.2个基因的二级结构中α螺旋和无规则卷曲占比最高,均属不稳定的酸性蛋白;结构功能域分析证明AlPMK1、AlPMK2分别在4～490 aa,40～527 aa处包含甲羟戊酸激酶的保守结构域;跨膜结构域分析预测,两者均为膜外蛋白;SDS-PAGE结果显示,分别在55、58 kDa处有清晰的目的蛋白表达.基因表达结果显示,在不同时间的茉莉酸甲酯诱导下AlPMK1、AlPMK2的基因表达分别在48、24 h达到最高值,且均在3 h表达最低.不同产地的茅苍术AlPMK1、AlPMK2基因具有组织特异性,两者均在岳西茅苍术的叶中表达量最高.结论 本研究首次克隆2条茅苍术AlPMK1、AlPMK2基因,并对其进行表达分析,为进一步探究茅苍术萜类生物合成途径奠定基础.