濕地松左旋β－蒎烯合成酶基因PeTPS－(－)BPin的同源克隆及生物信息學分析

雷 蕾，潘顯強，4，張 露*，黃少偉，趙 衡，易 敏，賴 猛

(1．江西農業大學 林學院，江西 南昌 330045;2．華南農業大學 林學院，廣東 廣州 510642;3．廣東省森林植物種質創新與利用重點實驗室，廣東 廣州 510642;4．南昌市林業局，江西 南昌 330000)

松脂主要由單萜、倍半萜烯、二萜組成，其生物合成是以類戊二烯(C5)為底物，經由磷酸甲基赤蘚糖(methyl-erythritol 4-phosphate，MEP)途徑形成萜類化合物的各類前體，再在萜稀合成酶(terpene synthases，TPS)的參與下合成松脂［1］。TPS 基因有 6 大類(Tpsa、Tpsb、Tpsc、Tpsd、Tpse、Tpsf)，其中 Tpsd 是裸子植物特有的相對獨立的基因家族，Tps-d1、Tps-d2、Tps-d3分別是單萜合成酶、倍半萜稀合成酶和二萜合成酶，這3個亞家族的基因序列高度相關［2］。α-蒎烯(α-pinene)和β-蒎烯(β-pinene)是松脂中含量最多的兩種成分，與松樹抗蟲、抗機械創傷關系密切［3］。β-蒎烯因其在合成工業中步驟少的特點備受育種家的關注，有兩種同分異構體:(+)β-蒎烯和(-)β-蒎烯，它們分別在兩種不同的TPS作用下合成，松脂中的β-蒎烯以左旋居多。

濕地松(Pinus elliottii)原產美國東南部潮濕地區，我國于20世紀30年代開始引種栽培。近10年來，隨著松脂產業的迅速發展，高產脂濕地松種子園紛紛建立，產脂性狀的研究也成為熱點［4］。濕地松產脂量高、松脂品質極好，因其β-蒎烯含量高，成為最受關注的采脂樹種［5-6］。本研究同源克隆了濕地松的(-)β-蒎烯合成酶基因，分別命名為PeTPS-(+)Apin、PeTPS-(-)Apin和PeTPS-(-)BPin，分析了其序列同源性，并預測了其蛋白質結構和功能，旨在為更深入的研究濕地松產脂性狀提供重要的候選基因。

1 材料與方法

1．1 材料來源與引物設計

濕地松嫩葉樣品于2013年3月采集自江西省吉安縣白云山林場，位于東經26°51′，北緯115°11′，海拔90m，亞熱帶氣候，年均氣溫18．6℃，極端高溫38．3℃，極端低溫-4．4℃，年均降雨1 646mm，無霜期308 d。……