蓋江濤，朱 敏，黨志國，陳華蕊，陳振璽，王 鵬

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737）

杧果FPPS基因的鑒定和序列分析

蓋江濤，朱 敏，黨志國，陳華蕊，陳振璽，王 鵬

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737）

法尼基焦磷酸合成酶（Farnesyl Pyrophosphate Synthase，F(xiàn)PPS，EC∶2.5.1.1）是倍半萜合成中的一個關(guān)鍵酶，在植物萜類合成過程中有關(guān)鍵作用。以杧果FPPS基因為研究對象，以擬南芥FPPS基因為參考，通過BLAST方法從番木瓜、金錢橘、甜橙、蘋果、小果野蕉、桃子、白梨、葡萄、中華獼猴桃、無油樟基因組數(shù)據(jù)中獲得了FPPS基因，共19條FPPS基因序列，對其進行了系統(tǒng)進化分析和生物信息學(xué)分析。系統(tǒng)進化結(jié)果顯示：雙子葉植物綱果樹與單子葉植物綱果樹關(guān)系較遠，同是雙子葉植物綱的果樹關(guān)系較近，同科果樹親緣關(guān)系更近。生物信息學(xué)分析結(jié)果顯示：氨基酸序列中，酸性蛋白占94.7%，穩(wěn)定性蛋白占84.2%，有信號肽的蛋白占5.3%，有導(dǎo)肽的蛋白占10.5%，所有蛋白均為有明顯跨膜現(xiàn)象的親水性蛋白；所有FPPS基因亞細胞定位于線粒體中，均有蛋白活性位點。

杧果；萜類；法尼基焦磷酸合成酶；系統(tǒng)進化；生物信息學(xué)

蓋江濤，朱敏，黨志國，等.杧果FPPS基因的鑒定和序列分析［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（6）：69-75.

植物萜類是植物揮發(fā)物的主要組成成分，主要由半萜、單萜、倍半萜、二萜、四萜等組成，這類物質(zhì)在植物花果香氣組成、昆蟲誘導(dǎo)、植物防御、生長調(diào)控等方面具有重要作用。法尼基焦磷酸合成酶（Farnesyl Pyrophosphate Synthase，F(xiàn)PPS，EC∶2.5.1.1）是倍半萜合成中的一個關(guān)鍵酶，在植物萜類合成中催化牻牛兒基焦磷酸（Geranyl Diphosphate，GPP）與異戊烯基焦磷酸（Isopentenyl Pyrophosphate，IPP）或二甲基烯丙基焦磷酸（Dimethylallyl Diphosphate，DMAPP）以1，4頭尾縮合的方式形成15碳的法尼基焦磷酸（Farnesyl Diphosphate，F(xiàn)PP）［1］。FPP不僅是許多植物重要初生代謝物（如甾體、多萜醇等）的前體，而且在倍半萜環(huán)化酶的作用下還可以生成倍半萜衍生物（如植保素），與其他萜類化合物及其衍生物的生物合成密切相關(guān)［2］。因此，F(xiàn)PPS是類異戊二烯代謝途徑重要的酶之一，對植物的抗病性、抗逆性以及生長發(fā)育有重要的調(diào)節(jié)作用［3］。

人們已通過不同方法從擬南芥［4］、茶樹［5］、陸地棉［6］、橡膠樹［7］、杜仲［8］、洋常春藤［9］等植物中克隆出FPPS基因。王冰瑩將薄荷的FPPS基因在煙草中過量表達，轉(zhuǎn)基因煙草中類胡蘿卜素及其各組分的含量在葉片不同發(fā)育期均高于非轉(zhuǎn)基因植株，說明外源FPPS基因在煙草中過表達，對類胡蘿卜素合成具有促進作用［10］。Xiang等［11］從臘梅花中克隆到FPPS基因的全長cDNA序列，并通過FPPS基因組織特異性表達，說明FPPS基因可以促進花香萜類化合物的合成。Han等［12］將FPPS基因轉(zhuǎn)入青篙中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株中的倍半萜青篙素大幅增加，可見，F(xiàn)PPSS基因在植物倍半萜烯產(chǎn)生的過程中至關(guān)重要。諸多實例表明FPPS基因在植物基因工程中具有應(yīng)用價值，因此，研究FPPS基因的表達及其功能具有重要意義。

在模式植物擬南芥中，F(xiàn)PPS基因家族有2個，分別為FPPS1（AT5G47770）和FPPS2 （AT4G17190）［13］。研究發(fā)現(xiàn)，過量表達FPPS1基因的轉(zhuǎn)基因植株中未成熟葉片衰老，而過量表達FPPS2基因的轉(zhuǎn)基因植株生長發(fā)育過程中沒有明顯不利效應(yīng)，說明FPPS1和FPPS2基因在生長發(fā)育過程中影響著不同的代謝途徑［14］。如果將擬南芥中的FPPS1和FPPS2基因同時敲除，會使擬南芥致死；如果只敲除其中一個基因，都不會有致死效應(yīng)，但FPPS2基因的缺失會引起幼苗階段植株下胚軸和子葉短?。?5］。也有研究表明，在細胞質(zhì)中過量表達FPPS2基因，翻譯產(chǎn)物會轉(zhuǎn)移到葉綠體中，導(dǎo)致一些新的倍半萜（包括驅(qū)蟲劑外激素E-β-法尼烯）產(chǎn)生，從而增加對桃蚜的應(yīng)激反應(yīng)，增強轉(zhuǎn)基因植株對蚜蟲的抗性［16］。

杧果（Mangifera indica Linnaeus）屬于漆樹科（Anacardiaceae）杧果屬（Mangifera Linnaeus），是著名的熱帶果樹之一。本試驗以杧果FPPS基因為研究對象，以已知FPPS基因功能的十字花科擬南芥﹝Arabidopsis thaliana（Linnaeus）Heynhold〕的FPPS基因為參考，依托全基因組數(shù)據(jù)庫，通過BLAST方法獲得雙子葉植物綱（Dicotyledoneae）番木瓜科（Caricaceae）番木瓜（Carica papaya Linnaeus），蕓香科（Rutaceae）金錢橘（Citrus clementina Hortulanorum ex Tanaka）、甜橙﹝C.sinensis = C.×sinensis（Linnaeus）Osbeck〕，薔薇科（Rosaceae）蘋果（Malus domestica Borkhausen = Malus pumila Miller）、桃子﹝Prunus persica （Linnaeus）Batsch = Amygdalus persica Linnaeus〕、白梨（Pyrus bretschneideri Rehder），葡萄科（Vitaceae）葡萄（Vitis vinifera Linnaeus），獼猴桃科（Actinidiaceae）中華獼猴桃（Actinidia chinensis Planchon），漆樹科杧果，無油樟科（Amborellaceae）無油樟（Amborella trichopoda Baillon），單子葉植物綱（Monocotyledoneae）芭蕉科（Musaceae）小果野蕉（Musa acuminata Colla）的FPPS基因家族的全部序列，通過系統(tǒng)發(fā)育分析、理化性質(zhì)分析、結(jié)構(gòu)分析等方法分析12種植物的FPPS基因家族，比較果樹中FPPS基因的特性，為分析FPPS基因在杧果中的表達特性及其在萜類合成途徑中的作用機制奠定基礎(chǔ)，為推動?xùn)x果FPPS基因功能研究提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)庫搜索

從Phytozome V9.1（http：//www.phytozome.net）［17］中搜索到擬南芥、番木瓜、金錢橘、甜橙、蘋果、小果野蕉、桃子、葡萄的FPPS基因信息；從GigaDB（http：//gigadb.org/dataset/view/id/100083/sort/size）［18］中得到白梨的基因組信息，并從中搜索到FPPS基因序列；從Kiwifruit Genome Database （http：//bioinfo.bti.cornell.edu/cgi-bin/kiwi/download.cgi）［19］中搜索到中華獼猴桃的FPPS基因信息；從Amborella Genome Database（http：//amborella.huck.psu.edu/data）［20］中搜索到無油樟的FPPS基因信息；從NCBI（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）中搜索到杧果FPPS基因信息。

1.2 多序列比對、系統(tǒng)發(fā)育分析及物種進化分析

通過MEAG 6.0軟件［21］中的MUSCLE工具［22］進行蛋白質(zhì)的多序列比對，參數(shù)設(shè)置為默認值。將比對結(jié)果導(dǎo)入Gblocks［23-24］在線服務(wù)器中，選擇保守區(qū)域進行后續(xù)研究，為了獲得更多保守區(qū)域位點，選中3個較為寬松的選項（option for a less stringent selection）。調(diào)整后的序列使用Mrbayes 3.2.2［25］進行基于貝葉斯法的系統(tǒng)發(fā)育分析，共進行2次獨立運算，每次運行設(shè)置2 000 000代，且每次運算使用4條蒙特卡洛-馬爾科夫鏈（Markov Chain Monte Carlo，MCMC）進行隨機取樣，冷鏈溫度設(shè)置為0.1，在取樣中每1 000代保存一棵樹，共保存2 000棵樹。前20%的樹作為burn-in舍棄，其余80%的樹用來構(gòu)建貝葉斯一致樹和后驗概率。生成的貝葉斯一致樹保存為nexus格式，并在Figtree V1.4.0軟件中進行編輯。物種進化分析通過在線工具（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/CommonTree/wwwcmt.cgi）完成。

1.3 蛋白質(zhì)生物信息學(xué)分析

采用ProtParam tool（http：//web.expasy.org/protparam/）［26］在線工具預(yù)測分析蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，應(yīng)用TMpred程序（http：//www.ch.embnet.org/software/TMpred-form.html）［27］在線分析預(yù)測蛋白質(zhì)跨膜區(qū)和跨膜方向。用TargetP 1.1 Server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/）［28］在線預(yù)測氨基酸序列導(dǎo)肽，應(yīng)用SignalP 4.1 server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/）［29］完成蛋白質(zhì)信號肽的預(yù)測。活性位點運用在線分析軟件Expasy （http：//prosite.expasy.org/）［30］進行。二級結(jié)構(gòu)的預(yù)測和分析用SOPMA（http：//npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl？page=/NPSA/npsa_sopma.html）完成。

1.4 擬南芥FPPS基因生育期芯片數(shù)據(jù)表達模式的分析

從 Plant Expression Database［31］網(wǎng)站的擬南芥數(shù)據(jù)庫（http：//www.plexdb.org/plex.php？database=Arabidopsis）中下載RMA文件，提取擬南芥的2條FPPS基因AT4G17190、AT5G47770分別在各生育期組織〔（下胚軸（7 d）、芽（7 d）、葉柄（＞17 d）、子葉（7 d）、幼葉（10 d）、成熟葉（17 d）、老葉（35 d）、根（7 d）、根（15 d）、根（21 d）、萼片（＞21 d）、花瓣（＞21 d）、雄蕊（＞21 d）、雌蕊（＞21 d）、花粉（6周）〕的表達情況，結(jié)果用Gplots軟件包中的Heatmap.2軟件繪制熱圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 杧果與其他11種植物FPPS基因家族的系統(tǒng)進化分析

通過BLASTP方法去掉冗余序列，得到19條氨基酸序列，其中擬南芥2條、番木瓜1條、金錢橘1條、甜橙1條、蘋果4條、桃子2條、葡萄1條、小果野蕉2條、中華獼猴桃1條、杧果1條、白梨2條、無油樟1條。對19條編碼FPPS的氨基酸序列進行系統(tǒng)發(fā)育分析，結(jié)果（圖1）顯示，雙子葉植物綱的金錢橘、甜橙、蘋果、白梨、桃子、中華獼猴桃、杧果、葡萄、番木瓜、擬南芥聚為一支，單子葉植物綱的芭蕉科香蕉為一支，被選為外類群的雙子葉植物綱無油樟科無油樟為一支。說明在進化過程中，F(xiàn)PPS基因的分化在單子葉植物和雙子葉植物分化前形成，且雙子葉植物綱的果樹與單子葉植物綱的果樹關(guān)系較遠，同是雙子葉植物綱的果樹關(guān)系較近，同是薔薇科的蘋果、白梨、桃子之間以及同是蕓香科的金錢橘、甜橙之間的親緣關(guān)系更近。

圖1 杧果與其他11種植物FPPS基因家族氨基酸序列系統(tǒng)發(fā)育樹

2.2 杧果與其他11種植物FPPS基因的物種進化分析

從圖2可以看出，雙子葉植物綱的植物聚為一大分支，單子葉植物綱的植物為一支，外類群植物為一支。在本研究選取的10種果樹中，同是薔薇科的蘋果、白梨、桃子聚為一支，同是蕓香科的金錢橘和甜橙聚為一支，說明在物種進化過程中，同綱植物親緣關(guān)系更近，不同綱的植物親緣關(guān)系較遠。同時，杧果與金錢橘、甜橙聚為一支，說明在物種進化過程中，杧果與金錢橘、甜橙的親緣關(guān)系更近，其次是番木瓜，而與蘋果、白梨、桃子、葡萄、中華獼猴桃的親緣關(guān)系相對較遠，與小果野蕉的親緣關(guān)系最遠。

圖2 杧果與其他11種植物的FPPS基因的系統(tǒng)發(fā)育樹

表1 杧果與其他11種植物FPPS氨基酸序列的組成成分及理化性質(zhì)分析比較

2.3 杧果與其他11種植物FPPS蛋白的理化性質(zhì)分析

對19條FPPS氨基酸序列進行理化性質(zhì)分析，結(jié)果顯示，除Mdo_MDP0000198736為堿性蛋白（理論pI＞7）外，其余蛋白均為酸性蛋白質(zhì)（理論pI＜7）；根據(jù)Guruprasad方法［32］表明，除Ath_AT5G47770.1、Min_JN035296、Atr_XP_011628257為不穩(wěn)定性蛋白（不穩(wěn)定系數(shù)＞40）外，其余蛋白均為穩(wěn)定性蛋白（不穩(wěn)定系數(shù)＜40）；相對分子量除Mdo_MDP0000198736為59.06 ku、Mdo_MDP0000857061為17.54 ku外，其余位于39.06～49.09 ku（表1），所有蛋白均有明顯跨膜現(xiàn)象；除Mdo_MDP0000857061有信號肽外，其余蛋白均無信號肽（圖3，封二））；僅擬南芥基因Ath_AT5G47770.1具有線粒體靶向肽M （mitochondrial targeting peptide，mTP）、蘋果基因Mdo_MDP0000857061具有分泌通路信號肽S （secretory pathway signal peptide，SP），其余氨基酸序列均沒有導(dǎo)肽。

所有蛋白均為親水性蛋白（GRAVY＜0），半衰期一致表現(xiàn)為：序列的N-端為甲硫氨酸（Met），在哺乳動物活體中半衰期為30 h，在酵母活體中半衰期大于20 h，在大腸桿菌活體中半衰期大于10 h。

2.4 杧果與其他11種植物FPPS基因的結(jié)構(gòu)分析

活性位點分析結(jié)果表明，所有基因都有活性位點，除Mdo_MDP0000857061只具有活性位點MGtyFQVqDDYlD、Ach_Achn146781只具有活性位點LVlDDim..DnsqtRRG外，其余基因都具有2個活性位點。其中Ath_AT4G17190.1、Ath_AT5G47770.1的活性位點一致，都具有LVlDDim..DnsvtRRG、MGiyFQVqDDYlD活性位點；Cle_Ciclev10008832m、Csi_orange1.1g019339m的活性位點一致，都具有LVlDDim..DgshtRRG、MGiyFQVqDDFlD活性位點；Pbr_Pbr008676.1、Atr_XP_011628257的活性位點一致，都具有LVlDDim..DgshtRRG、MGtyFQVqDDYlD活性位點；Cpa_evm.model.supercontig_27.210、Mdo_MDP0000299402、Ppe_ppa008181m、M i n_J N 0 3 5 2 9 6的活性位點一致，都具有LVlDDim..DgshtRRG、MGiyFQVqDDYlD活性位點；Mdo_MDP0000924612具有LVhDDlm..DgshtRRG、MGiyFQVqDDYlD活性位點，Mdo_MDP0000198736具有LVlDDim..DgshtRRG、MGtyFQVqDDYlD活性位點，Ppe_ppa008174m具有LVlDDim..DsshtRRG、MGtyFQVqDDYlD活性位點，Vvi_GSVIVT01014738001具有LVlDDim..DnshtRRG、MGiyFQVqDDYlD活性位點，Mac_GSMUA_Achr9P22220_001具有LVlDDim..DnshtRRG、MGtyFQVqDDFlD活性位點，Mac_GSMUA_Achr3P28530_001具有LVlDDim..DnshtRRG、MGtyFQVqDDYlD活性位點，Pbr_Pbr000013.1具有LVhDDlm..DgshtRRG、MGiyFQVqDDYlD活性位點。具有活性位點的蛋白均屬于聚丙烯合成酶（Polyprenyl synthases），屬于FPPS基因家族的特征序列。

2.5 杧果FPPS蛋白二級結(jié)構(gòu)分析

應(yīng)用在線工具SOPMA預(yù)測杧果FPPS氨基酸序列的二級結(jié)構(gòu)，結(jié)果（圖4，封二）顯示，α-螺旋占58.19%，是杧果FPPS最大量的結(jié)構(gòu)元件，其余由23.68%的無規(guī)則卷曲、10.82%的延伸鏈、7.31%的β-轉(zhuǎn)角組成。其他11種植物的FPPS氨基酸序列的二級結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一致性（表2），α-螺旋是FPPS最大量的結(jié)構(gòu)元件，其次是無規(guī)則卷曲，以上兩種構(gòu)象之和均大于75%。

2.6 擬南芥FPPS基因生育期芯片中的表達模式

根據(jù)擬南芥各生育期芯片可以得出其兩條FPPS基因的表達模式如圖5（封二）所示。AT5G47770、AT4G17190基因在各組織中的表達差異顯著，AT5G47770基因除在老葉（35 d）中表達不明顯外，在其余組織中均有較強表達，在幼葉（10 d）、成熟葉（17 d）中表達最強；而AT4G17190基因除在花瓣（＞21 d）、雌蕊（＞21 d）、根（7 d）、雄蕊（＞21 d）中有較弱表達外，在其余組織中均無明顯表達，其中在花瓣（＞21 d）中表達相對較強。

表2 杧果與其他11種植物的FPPS氨基酸序列的二級結(jié)構(gòu)分析

3 結(jié)論與討論

FPPS基因作為倍半萜合成途徑中的關(guān)鍵酶基因，廣泛應(yīng)用于植物基因工程研究。本研究以杧果FPPS基因為重點研究對象，對擬南芥、番木瓜、金錢橘、甜橙、蘋果、桃子、白梨、葡萄、中華獼猴桃、杧果、小果野蕉和無油樟12種植物共19條FPPS基因家族蛋白進行了系統(tǒng)發(fā)育分析、理化性質(zhì)分析、結(jié)構(gòu)分析等。系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果顯示，雙子葉植物綱的金錢橘、甜橙、蘋果、白梨、桃子、中華獼猴桃、杧果、葡萄、番木瓜、擬南芥聚為一支，單子葉植物綱芭蕉科小果野蕉聚為一支，外類群的無油樟為一支，說明：（1）在進化過程中，同綱同科的植物親緣關(guān)系更近，與植物分類學(xué)理論一致；（2）以FPPS基因家族構(gòu)建系統(tǒng)進化樹，能準(zhǔn)確反映植物物種之間的親緣關(guān)系和進化關(guān)系；（3）FPPS基因的分化在單子葉植物和雙子葉植物分化前形成；（4）植物在長期的分子進化過程中，生物種屬間的基因序列存在一定的同源性，而同源性的高低與植物親緣關(guān)系密切相關(guān)。

理化性質(zhì)分析及結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示，杧果與其他氨基酸序列均有蛋白活性位點，具有FPPS基因家族的特征序列。所有蛋白中，酸性蛋白占94.7%、穩(wěn)定性蛋白占84.2%，有信號肽的蛋白占5.3%，有導(dǎo)肽的蛋白占10.5%，所有蛋白均為有明顯跨膜現(xiàn)象的親水性蛋白。通過蛋白質(zhì)信號肽和導(dǎo)肽分析可知，除蘋果基因Mdo_MDP0000857061具有分泌通路信號肽S（SP）、擬南芥基因Ath_AT5G47770.1具有線粒體靶向肽M（mTP）外，其余氨基酸序列均沒有信號肽或?qū)щ?，說明杧果FPPS基因編碼的蛋白與其他蛋白為非分泌性蛋白，它們由游離核糖體合成，參與細胞內(nèi)生化反應(yīng)，在細胞內(nèi)代謝過程中發(fā)揮重要作用。

擬南芥FPPS基因生育期芯片表達模式分析結(jié)果表明，AT5G47770、AT4G17190基因在各組織中的表達差異顯著，AT5G47770基因除在老葉（35 d）中表達不明顯外，在其余組織中均有較強表達，推測AT5G47770基因具有看家功能；而AT4G17190基因除在花瓣（＞21 d）、雌蕊（＞21 d）、根（7 d）、雄蕊（＞21 d）中有較弱表達外，在其余組織中均無明顯表達，說明AT4G17190基因在植株發(fā)育過程的特定器官中行使功能，這與之前的報道結(jié)果［15］一致。

目前，雖然有關(guān)于杧果中FPPS基因的研究，但是對單個基因的克隆及生化特性的研究［33］尚未發(fā)現(xiàn)有從FPPS基因家族層面的報道。本文以不同植物FPPS基因具有較高的同源性為依據(jù)，選取12個物種（包括10種果樹、1種模式植物、1種系統(tǒng)發(fā)育樹選為外類群的植物），比較了杧果與其他植物中FPPS基因的特性，具有更強的針對性和借鑒性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除杧果FPPS蛋白的穩(wěn)定性與其他植物FPPS蛋白不一致外，其他性質(zhì)均表現(xiàn)出一致性，杧果FPPS基因具有FPPS基因家族特征，推測杧果FPPS基因與其他植物具有相同或相似的生物學(xué)功能，但還需進一步的驗證。本試驗對進一步研究杧果FPPS基因的時空表達特性及在萜類合成途徑中的作用機制研究提供了理論支持。

［1］Lange B M，Rujan T，Martin W，et al.Isoprenoid biosynthesis：the evolution of two ancient and distinct pathways across genomes［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，2000，97（24）：13172-13177.

［2］陳大華，葉和春，李國鳳，等.植物類異戊二烯代謝途徑的分子生物學(xué)研究進展［J］.植物學(xué)報，2000，42（6）：551-558.

［3］陳新，李玲玲，呂慧貞，等.法呢基焦磷酸（FPP）的生物合成及其分子調(diào)控［J］.生物技術(shù)通報，2007 （2）：67-71.

［4］Delourme D，Lacroute F，Karst F.Cloning of an Arabidopsis thaliana cDNA coding for farnesyl diphosphate synthase by functional complementation in yeast［J］.Plant Molecular Biology，1994，26（6）：1867-1873.

［5］徐燕.茶樹萜類合成途徑關(guān)鍵基因克隆及表達研究［J］.杭州：浙江大學(xué)，2013.

［6］李繼剛，陳永利，夏潔函.陸地棉法尼基焦磷酸合酶基因的克隆及表達分析［J］.基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2014，33（1）：100-104.

［7］郭冬，李輝亮，楊子平，等.巴西橡膠樹一個新的法尼基焦磷酸合酶基因的克隆及表達分析［J］.熱帶作物學(xué)報，2015，36（3）：441-447.

［8］杜次，李菁，彭清忠，等.杜仲法尼烯基焦磷酸合酶基因cDNA全長的克隆與序列分析［J］.生命科學(xué)研究，2015，19（2）：100-105.

［9］阮琴妹，曹雄軍，孫化鵬，等.洋常春藤法呢基焦磷酸合酶基因的克隆與序列分析［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，42（2）：136-141.

［10］王冰瑩，楊永霞，閆鼎，等.fps基因過量表達對煙葉類胡蘿卜素生物合成的影響［J］.中國煙草學(xué)報，2012，18（2）：44-48.

［11］Xiang L，Zhao K，Chen L.Molecular cloning andexpression of Chimonanthus praecox farnesyl pyrophosphate synthase gene and its possible involvement in the biosynthesis of floral volatile sesquiterpenoids［J］.Plant Physiology and Biochemistry，2010，48（10）：845-850.

［12］Han J L，Liu B Y，Ye H C，et al.Effects of overexpression of the endogenous farnesyl diphosphate synthase on the artemisinin content in Artemisia annua L［J］.Journal of Integrative Plant Biology，2006，48 （4）：482-487.

［13］Keim V，Manzano D，F(xiàn)ernández F J，et al.Characterization of Arabidopsis FPS isozymes and FPS gene expression analysis provide insight into the biosynthesis of isoprenoid precursors in seeds［J］.PLoS One，2012，7（11）：e49109.

［14］Masferrer A，Arró M，Manzano D，et al.Overexpression of Arabidopsis thaliana farnesyl diphosphate synthase（FPS1S） in transgenic Arabidopsis induces a cell death/senescence-like response and reduced cytokinin levels［J］.The Plant Journal，2002，30（2）：123-132.

［15］Closa M，Vranová E，Bortolotti C，et al.The Arabidopsis thaliana FPP synthase isozymes have overlapping and specific functions in isoprenoid biosynthesis，and complete loss of FPP synthase activity causes early developmental arrest［J］.The Plant Journal，2010，63（3）：512-525.

［16］Bhatia V，Maisnam J，Jain A，et al.Aphid-repellent pheromone E-β-farnesene is generated in transgenic Arabidopsis thaliana over-expressing farnesyl diphosphate synthase2［J］.Annals of Botany，2014，115（4）：581-591.

［17］Goodstein D M，Shu S，Howson R，et al.Phytozome：a comparative platform for green plant genomics ［J］.Nucleic Acids Research，2012，40（D1）：D1178-D1186.

［18］Wu J，Wang Z，Shi Z，et al.The genome of the pear（Pyrus bretschneideri Rehd.）［J］.Genome Research，2013，23（2）：396-408.

［19］Huang S，Ding J，Deng D，et al.Draft genome of the kiwifruit Actinidia chinensis［J］.Nature Communications，2013，4：2460.

［20］Chamala S，Chanderbali A S，Der J P，et al.Assembly and validation of the genome of the nonmodel basal angiosperm Amborella［J］.Science，2013，342 （6165）：1516-1517.

［21］Tamura K，Stecher G，Peterson D，et al.MEGA6：molecular evolutionary genetics analysis version 6.0 ［J］.Molecular Biology and Evolution，2013，30 （12）：2725-2729.

［22］Edgar RC.MUSCLE：multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput［J］.Nucleic Acids Research，2004，32（5）：1792-1797.

［23］Castresana J.Selection of conserved blocks from multiple alignments for their use in phylogenetic analysis［J］.Molecular Biology & Evolution，2000，17 （4）：540-552.

［24］Talavera G，Castresana J.Improvement of phylogenies after removing divergent and ambiguously aligned blocks from protein sequence alignments［J］.Systematic Biology，2007，56（4）：564-577.

［25］Ronquist F，Teslenko M，van der Mark P，et al.MrBayes 3.2：efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space［J］.Systematic Biology，2012，61（3）：539-542.

［26］Gasteiger E，Hoogland C，Gattiker A，et al.Protein identification and analysis tools on the ExPASy server.In：Walker J M.The Proteomics Protocols Handbook ［M］.Totowa：New Jersey：Humana Press，2005：571-607.

［27］Hofmann K，Stoffel W.TMbase-A database of membrane spanning protein segments［J］.Biological Chemistry Hoppe-Seyler，1993，374：166.

［28］Emanuelsson O，Brunak S，von Heijne G，et al.Locating proteins in the cell using TargetP，SignalP and related tools［J］.Nature Protocols，2007，2（4）：953-971.

［29］Petersen T N，Brunak S，von Heijne G，et al.SignalP 4.0：discriminating signal peptides from transmembrane regions［J］.Nature Methods，2011，8（10）：785-786.

［30］Sigrist C J，Cerutti L，Hulo N，et al.PROSITE：a documented database using patterns and profiles as motif descriptors［J］.Briefings in Bioinformatics，2002，3（3）：265-274.

［31］Dash S，Van Hemert J，Hong L，et al.PLEXdb：gene expression resources for plants and plant pathogens ［J］.Nucleic Acids Research，2012，40（D1）：D1194-D1201.

［32］Guruprasad K，Reddy B B，Pandit M W.Correlation between stability of a protein and its dipeptide composition：a novel approach for predicting in vivo stability of a protein from its primary sequence［J］.Protein Engineering，1990，4（2）：155-161.

［33］Kulkarni R，Pandit S，Chidley H，et al.Characterization of three novel isoprenyl diphosphate synthases from the terpenoid rich mango fruit［J］.Plant Physiology and Biochemistry，2013，71（2）：121-131.

（責(zé)任編輯 張輝玲）

Identification and sequence analysis of FPPS gene family in Mangifera indica

GAI Jiang-tao，ZHU Min，DANG Zhi-guo，CHEN Hua-rui，CHEN Zhen-xi，WANG Peng
（Tropical Crops Genetic Resources Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Danzhou 571737，China）

Farnesyl pyrophosphate synthase gene （FPPS，EC∶2.5.1.1） is a critical enzyme of sesquiterpene synthesis，paly a key role in the process of terpenoid biosynthesis.In this study，focusing on mango FPPS gene，taking Arabidopsis FPPS gene as reference，homologous peptide sequences of FPPS genes were screened from Carica papaya，Citrus clementina，C.sinensis，Malus domestica，Musa acuminata，Prunus persica，Pyrus bretschneideri，Vitis vinifera，Actinidia chinensis，Amborella trichopoda genome data by BLASTP.Total 19 FPPS gene sequences were obtained，then phylogenetic tree was constructed and bioinformatics analysis was carried out.Phylogenetic tree indicated a farther relationship between monocots and dicots plants，and dicots fruit trees had a close relationship in evolution.Moreover，the plants in the same family had higher degree of homology.Bioinformatics analysis showed that，in all proteins above mentioned，acidic protein was 94.7%，stable protein was 84.2%，signal protein was 5.3%，and leader peptide was 10.5%.Meanwhile，all FPPS proteins were hydrophilic proteins with striking transmembrane domain， all located in mitochondrion and had active site.

mango；terpenoid；farnesyl pyrophosphate synthase （FPPS）；phylogenetic；bioinformatics

S667.7；Q37

A

1004-874X（2016）06-0069-07

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.06.013

2015-10-16

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（1630032015026，1630032014013）

蓋江濤（1983-），女，碩士，助理研究員，E-mail：gjt006616@163.com

王鵬（1980-），男，博士，副研究員，E-mail：pwang521@163.com