板栗PPO基因家族鉴定及生物信息学分析

摘要：【目的】褐变过程与多酚氧化酶（Polyphenol oxidases，PPO）密切相关，通过板栗PPO基因家族鉴定及生物信息 学分析，为深入阐明PPO蛋白质的功能提供依据。【方法】从最新发布的板栗基因组数据库中鉴定到3个PPO基因：CmPPO1（BUA.CMHBY222345）、CmPPO2（BUA.CMHBY216654）、CmPPO3（BUA.CMHBY216989），并利用生物信息学方法，对其序列和基因编码蛋白的理化性质、结构功能等进行预测。【结果】（1）3个基因的CDS全长分别是1 794、 1 809和1 809 bp，分别编码氨基酸序列597、602和602 aa，属于亲水酸性蛋白质，不存在跨膜区，为非分泌蛋白。（2） CmPPOs蛋白酶的二级结构无规则卷曲比例最高，三级空间结构模型分析与蔷薇科苹果酪氨酸酶结构（MdPPO1）序列 同源性超过70%。（3）对苹果、马铃薯和板栗3个易褐变物种的23个PPO基因编码蛋白进行多序列比对和保守结构域 分析，明确板栗PPO和蔷薇科苹果有较高同源性。（4）对不同品种板栗仁中的PPO基因进行表达分析，只检测到CmPPO1，且表达量与酶活性相关性不显著，表明板栗仁中PPO活性不能直接影响褐变程度，不同品种褐变程度与PPO表 达量呈显著相关。【结论】板栗PPO基因家族3个成员中，不同品种CmPPO1表达量与果实受热褐变程度呈显著相关。 本研究为板栗抗褐变育种提供了新的基因资源，但鉴于PPO存在同工酶，表达调控机制比较复杂，特异表达和时空差 异性有待进一步研究。