桑树4CL基因家族的筛选和Mm4CL2的功能研究

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:coenzyme A ligase)是苯丙烷类代谢途径中的重要限速酶.在川桑基因组数据库的基础上利用全基因组筛选方法鉴别出6个Mn4CL同源基因,命名为Mn4CL1～Mn4CL6.蛋白质功能域分析发现6个Mn4CL蛋白均包含保守结构域Box Ⅰ和Box Ⅱ,都属于ANL酶超家族.系统发生分析表明,Mn4CL1、Mn4CL2、Mn4CL4与已报道的参与木质素生物合成的4CL聚类在一起,属于第Ⅰ类;Mn4CL3属于第Ⅱ类,参与黄酮类化合物的生物合成;Mn4CL5和Mn4CL6属于4CL类似蛋白.以此为基础,从湖桑32号叶片中克隆出一条长为1 641 bp的cDNA序列,命名为Mm4CL2,构建重组质粒pET-28a-Mm4CL2并成功诱导表达出Mm4CL2蛋白.初步的酶学活性分析发现Mm4CL2蛋白能够分别催化香豆酸、咖啡酸和阿魏酸形成其相应的肉桂酰CoA,而不能催化芥子酸.本研究初步鉴定出一个桑树4CL基因Mm4CL2,为基因工程定向选育低木质素的桑树品种提供了新的候选基因.