南方农业学报

作者：王静, 兰金旭, 杨宁辉, 章瑶, 唐其,

关键词：钩吻, <i>GeSTR</i>, 克隆, 生物信息学分析, 表达分析,

【目的】克隆钩吻（Gelsemium elegans Benth）异胡豆苷合成酶基因（GeSTR），并分析其表达模式，为探究该基因在钩吻素己生物合成的调控机制提供理论参考。【方法】经液相色谱—质谱联用仪（LC-MS）测定钩吻不同组织中钩吻素己的相对含量，采用“基因组+表达谱+代谢组”的共表达关联分析方法，筛选得到合成钩吻素己的相关酶基因GeSTR，通过PCR克隆GeSTR基因的编码区序列（CDS），并结合生物信息学软件进行序列分析。利用实时荧光定量PCR检测GeSTR基因在不同组织中的表达模式。【结果】不同组织中钩吻素己相对含量排序：根>花>茎>叶，结合候选14个STR基因的表达谱信息，筛选得到与钩吻素己关联性最强的基因GeSTR。GeSTR基因的开放阅读框（ORF）大小为1026 bp，共编码341个氨基酸残基，相对分子量为38.31269 kD，理论等电点（pI）为5.69，脂溶系数和不稳定指数II分别为85.95和30.19，总平均亲/疏水性指数（GRAVY）为-0.158，推测GeSTR蛋白为稳定的亲水蛋白。GeSTR蛋白主要定位于细胞外基质和叶绿体2种亚细胞结构上，其N端含信号肽和跨膜结构域，可能为分泌型蛋白，具有32个潜在的磷酸化位点及1个N-糖基位点。GeSTR蛋白二级结构由无规则卷曲（41.64%）、延伸链（32.85%）、α-螺旋（15.54%）和β-折叠（9.97%）组成，不仅含有STR典型结构域，还含有YvrE结构域，与11个其他植物的STR氨基酸序列具有相似性，与金钩吻（Gelsemium sempervirens）的STR蛋白相似性最高（达93.84%），亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示，GeSTR基因仅在钩吻根和花中表达，且在花中的相对表达量极显著高于根部（PGeSTR基因在钩吻中的表达具有组织特异性。【结论】钩吻根和花中的钩吻素己相对含量高于茎和叶中，且GeSTR基因仅在根和花中表达，故推测GeSTR基因正向调控钩吻素己合成，具有催化耦合反应产生异胡豆苷的作用及其他潜在的多种功能，为后续研究钩吻素己及其他MIAs合成的途径及机制提供线索。

来源：2025年第3期

《南方农业学报》期刊编辑部

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