Page 64 - 《广西植物》2020年第4期

５ ０ ２ 广 西 植 物 ４０ 卷
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ￣ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｙａｎｏｇｅｎｉｃ ｇｌｕｃｏｓｉｄｅｓ ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ ｂｙ ｐｌａｎｔ ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ Ｐ４５０ ｅｎｚｙｍｅｓ ａｒｅ ｐｌａｎｔ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍꎬ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｐｌａｎｔ ｄｅｆｅｎｓｅ ａｎｄ ａｎｔｉ￣ｓｔｒｅｓｓ. Ａ ｇｅｎｅ ｏｆ ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ Ｐ４５０(ｎａｍｅｌｙ ＭｏＣＹＰ７１ꎬ ＧｅｎＢａｎｋ
ＩＤ ｉｓ ＭＫ１７２８５８) ｆｒｏｍ Ｍａｌａｎｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａ ｗａｓ ｉｓｏｌａｔｅｄ ａｎｄ ｃｌｏｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｏｆ Ｍ. ｏｌｅｉｆｅｒａꎬ ｔｈｅｎ
ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＭｏＣＹＰ７１ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ ｐｅｒｉｏｄｓ
ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｗａｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: ＭｏＣＹＰ７１ ｇｅｎｅ ｈａｓ １ ５７２ ｂｐꎬ ｅｎｃｏｄｅｓ ５２３ ａｍｉｄ ａｃｉｄｓꎬ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｅ￣
ｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃＤＮＡ ｈａｓ ８８％ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＣＹＰ７１ ｃＤＮＡ ｏｆ Ｃｏｆｆｅａ ｅｕｇｅｎｉｏｉｄｅｓ(ＸＭ＿０２７３１９２８２) ａｎｄ Ｃｏｆｆｅａ ａｒａｂｉｃａ
(ＸＭ＿０２７２１３４５６)ꎻ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ＭｏＣＹＰ７１ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ５８ ９７６.５４ꎬ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｐＩ ｗａｓ ８.１０ꎬ ｔｈｅ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｆｏｒｍｕｌａ ｗａｓ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｓ ꎬ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ(Ⅱ) ｗａｓ ４０.８４ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ａｎ ｉｎｓｔａｂｌｅ
２６７５ ４１８４ ７０４ ７４４ ２７
ｐｒｏｔｅｉｎꎻ Ｔｈｅｒｅ ｈａｄ ｎｏ ｓｉｇｉｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｅｘｉｓｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ ｐａｔｈｗａｙ ａｎｄ ｃｏｎ￣
ｔａｉｎｅｄ ｔｗｏ ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ２０－３７ ａｎｄ ３１１－３３３ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ
ｓｉｔｅｓ ａｎｃｈｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｅｌｌｅ ｍｅｍｂｒａｎｅꎻ ＭｏＣＹＰ７１ ｈａｄ ａｌｌ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ ＣＹＰ ｆａｍｉｌｙꎬ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｒｏｌｉｎｅ￣
ｒｉｃｈ ｒｅｇｉｏｎ (ＰＰＳＰＰＲＬＰ)ꎬ Ｋ ｈｅｌｉｘ ｒｅｇｉｏｎ(ＫＥＴＦＲ)ꎬ Ｉ ｈｅｌｉｘ ｒｅｇｉｏｎ(ＧＧＩＤＴＳ)ꎬ ＰＥＲＦ ｄｏｍａｉｎ(ＰＥＲＦ) ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ
ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｆｅａｔｕｒｅ ｈｅｍｅ￣ｂｉｎｄｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎ (ＦＧＡＧＲＲＩＣＰＧ)ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ＭｏＣＹＰ７１ ａｎｄ ｔｈｅ ＣＹＰ７１Ｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｉｎ Ｔｈｅｏ￣
ｂｒｏｍａ ｃａｃａｏꎬ Ｄｕｒｉｏ ｚｉｂｅｔｈｉｎｕｓꎬ Ｓｏｒｇｈｕｍ ｂｉｃｏｌｏｒ(ＧｅｎＢａｎｋ ＩＤ ｉｓ ＥＯＸ９２９０８.１ꎬ ＸＰ＿０２２７７３８７５.１ａｎｄ ＡＡＣ３９３１８.１ꎬ ｒｅ￣
ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ) ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｉｎｔｏ ｏｎｅ ｃｌａｎꎻ Ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ＭｏＣＹＰ７１ ｇｅｎｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｔｈｒｅｅ ｍｏｎｔｈｓ
ａｆｔｅｒ ｂｌｏｓｓｏｍ ｆａｄｉｎｇꎬ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙꎬ １ｓｔ ｍｏｎｔｈ ｔｈｅ ｆｒｕｉｔ ａｆｔｅｒ ｂｌｏｓｓｏｍ ｆａｄｉｎｇ> ２ｎｄ ｍｏｎｔｈ> ３ｒｄ ｍｏｎｔｈꎬ ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｉｔｓ ｅｘ￣
ｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｈａｒｐｌｙ ｉｎ ４ｔｈ ｍｏｎｔｈ. Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔｕｄｙ ｈａｄ ａ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｄｅｆｅｎｓｅ ｔｏ ｉｎｓｅｃｔ ｐｅｓｔｓꎬ
ｔｉｓｓｕｅ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｄｉｇｇｉｎｇ ｉｎ Ｍａｌａｎｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｍａｌａｎｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａꎬ ＣＹＰ７１ ｇｅｎｅꎬ ｃｙａｎｏｇｅｎｉｃ ｇｌｕｃｏｓｉｄｅｓꎬ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ

蒜 头 果 ( Ｍａｌａｎｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａ) 隶 属 于 铁 青 树 科 (ＵＧＴ８５Ｂ１ ) ( Ｈａｌｋｉｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９５ꎻ Ｂａｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ
(Ｏｌａｃａｃｅａｅ)ꎬ为我国特有的单种属濒危植物ꎬ仅分 １９９８ꎻ Ｊｏｎｅｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９９)ꎮ 其中 ＣＹＰ７９Ａ１ 负责催

布于云南东南部和广西西部 ( 刘雄民等ꎬ ２００７)ꎮ 化酪氨酸转化成 ｐ￣羟基苯乙醛肟( ｐ￣ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙ￣
在蒜头果果实的成熟期ꎬ其果实和枝叶中会含有 ｌａｃｅｔａｌｄｏｘｉｍｅ)ꎻＣＹＰ７１Ｅ１ 负责将 ｐ￣羟基苯乙醛肟

少量苯 乙 腈、 氰 苯 基 苯 甲 酸 类 等 氰 苷 类 化 合 物 转化成 ｐ￣羟基苯乙醇腈ꎬＣＹＰ７１Ｅ１ 又名 ４￣羟基苯
(Ｔａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎻ这是因为植物成熟过程中需 乙 醛 肟 单 加 氧 酶 ( ４￣ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｃｅｔａｌｄｅｈｙｄｅ
要合 成 乙 烯ꎬ 同 时 会 产 生 少 量 氰 苷 类 化 合 物 ｏｘｉｍｅ ｍｏｎｏｏｘｙｇｅｎａｓｅ ) ( Ｘｉｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ )ꎻ
(Ｇｌｅａｄｏｗ ＆ Ｍｏｌｌｅｒꎬ ２０１４)ꎬ而通常情况下植物中 ＵＧＴ８５Ｂ１ 负责在 ｐ￣羟基苯乙醇腈( ｐ￣ｈｙｄｒｏｘｙｍａｎ￣
的氰苷能稳定地存在于细胞的区室中( Ｍｏｒａｎｔ ｅｔ ｄｅｌｏｎｉｔｒｉｌｅ)上添加葡萄糖基生成蜀黍苷( ｄｈｕｒｒｉｎ)ꎮ
ａｌ.ꎬ ２００８)ꎬ但当植物受到昆虫等侵袭时ꎬ氰苷就 高粱中 的 ＣＹＰ７１Ｅ１ 酶 属 于 ＣＹＰ７１ 家 族 ( Ｘｉｅ ｅｔ

会被 降 解 成 酮 和 氰 化 物 以 抵 御 其 侵 害 ( Ａｎｎｅ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎬ但 ＣＹＰ７１ 家族中的基因存在大量新功
Ｖｉｎｔｈｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８ꎻ Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ 能化或亚功能化的多重复制与重组ꎬ如双子叶植
氰化物是一类对人类具剧毒作用的化合物ꎬ 物拟南芥( Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ) ＣＹＰ７１ 家族中的
急性氰化物中毒会抑制线粒体中的细胞色素 ａａ３ ５２ 个成员仅覆盖了 ＣＹＰ７１Ａ 和 ＣＹＰ７１Ｂ 两个亚家
氧化酶的活性并阻断细胞呼吸ꎬ严重时甚至危及 族 ( Ｐａｑｕｅｔｔｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０００ꎻ Ｎｅｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４)ꎬ
生命(Ｎｅｌｓｏｎꎬ ２００６ａ)ꎮ 氰苷的生物合成途径首次 ＣＹＰ７１ 家 族 同 源 基 因 的 多 样 性 极 为 丰 富
在高 粱 ( Ｓｏｒｇｈｕｍ ｂｉｃｏｌｏｒ) 中 阐 明 ( Ｊｏｎｅｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ (Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎬ因此对 ＣＹＰ７１ 家族基因
１９９９ꎻＧｌｅａｄｏｗ ＆ Ｍｏｌｌｅｒꎬ ２０１４)ꎬ高粱中氰苷类的 的具体功能鉴定存在一定的困难ꎮ 目前ꎬ研究人
生物合成途径中仅包含 ３ 个结构基因ꎬ包括两种 员从拟南芥(Ｂａｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００１)、大豆(Ｇｕｔｔｉｋｏｎｄａ ｅｔ
生物膜锚定的多功能细胞色素 Ｐ４５０( ＣＹＰ７９Ａ１ 和 ａｌ.ꎬ ２０１０)等多种植物分离得到多种 ＣＹＰ７１ 家族
ＣＹＰ７１Ｅ１)和一个可溶的 ＵＤＰＧ￣葡萄糖基转移酶 基因ꎬ但 尚 未 有 关 蒜 头 果 ( Ｍａｌａｎｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａ) 方 面