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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(2):103-110
收稿日期 ： 2014-06-30
基金项目 ：国家自然科学基金项目（31370334）
作者简介 ：曹阳理惠，女，硕士，研究生，研究方向 ：植物学 ；E-mail ：caoyanglihui@126.com
通讯作者 ：李晶，女，博士，教授，研究方向 ：植物学 ；E-mail ：lijing@neau.edu.cn
西兰花 CYP83A1 基因的克隆及序列分析
曹阳理惠  李勇  孔稳稳  李晶 
（东北农业大学生命科学学院 农业生物功能基因重点实验室，哈尔滨 150030）
摘 要 ： 为深入研究西兰花 4-甲基亚磺酰丁基芥子油苷的合成代谢途径，对关键合成酶基因 CYP83A1 进行了克隆与生物信
息学分析。根据前期西兰花转录组测序工作中获得的序列数据，同时参照 GenBank 数据库中拟南芥、小白菜和油菜等 7 种植物的
CYP83A1 基因 CDS 序列与西兰花进行比对，确定西兰花 CYP83A1 基因（BoCYP83A1）的 CDS 序列。采用 RT-PCR 技术对其进行了克
隆，获得 BoCYP83A1 基因的 CDS 区序列，其全长为 1 509 bp，编码 502 个氨基酸。预测该蛋白质的分子量为 57.47 kD，理论等电点为
7.1，包含 2 个跨膜结构域，且整个序列中不含信号肽，具有一个典型的 P450 结构域。氨基酸同源性分析表明，西兰花与油菜、大
白菜的 CYP83A1 的相似性较高，均为 98%。首次获得 BoCYP83A1 的 CDS 序列，其登录号为 KM111290。
关键词 ： 西兰花 ；CYP83A1 基因 ；芥子油苷 ；序列分析 ；抗癌活性
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.02.015
Cloning and Sequence Analysis of CYP83A1 Gene from Brassica
oleracea var. italica
Cao Yanglihui Li Yong Kong Wenwen Li Jing
（Key Laboratory of Agricultural Functional Genes，Northeast Agricultural University College of Life Sciences，Harbin 150030）
Abstract ： To further research the related genes involved in 4-methylsulfinybutyl-glucosinolate biosynthesis in Brassica oleracea var.
italica, the key synthetase CYP83A1gene was cloned and analyzed by bioinformatics. The sequence of CYP83A1 from the previous data of
broccoli transcriptome sequencing and the sequences of CYP83A1 in seven other plants （Arabidopsis thaliana, Brassica napus and the Brassica
rapa subsp. Pekinesis et.al）which obtained from GenBank were alignmented with each other using NCBI blaster, and we confirmed that the
homologically conserved region of CYP83A1 gene in Brassica oleracea var. italica （BoCYP83A1）. Using RT-PCR method, the CDS region of
BoCYP83A1 was obtained. Bioinformatic analysis indicated that the CDS region of BoCYP83A1 was 1 509 bp long which encoded a predicated a
protein contains 502 amino acids. Protein analysis showed that BoCYP83A1 molecular weight was 57.47 kD, theoretical pI was 7.1 and contained
two span membrane structures, and the BoCYP83A1 does not have signal peptide sequences, while possessed a P450 functional domains.
Homology analysis of the deduced amino acids indicated that BoCYP83A1 had 98% similarity with Brassica napus and the Brassica rapa subsp.
Pekinesis. The gene registration number of Brassica oleracea var. italica CYP83A1 gene is KM111290.
Key words ： Brassica oleracea var. italica ；CYP83A1 gene ；glucosinolates ；sequence analysis ；antitumor activity
芥子油苷（Glucosinolates，GS）又名硫代葡萄
糖苷，是由氨基酸衍生而来的一类含氮、硫的重要
次级代谢产物，主要存在于十字花科（Brassicaceae）
植物中 ［1］，如模式植物拟南芥（Arabidopsis thalia-
na）、西兰花、油菜、白菜及萝卜等植物。芥子油苷
由 3 个基本结构组成，即 β-D-硫葡萄糖基、硫化肟
基团和可变的非糖侧链 R［2］，目前已发现的芥子油
苷至少有 120 种［3］。根据氨基酸来源的不同，芥子
油苷可分为脂肪族芥子油苷（来源于亮氨酸、异亮
氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸或丙氨酸）、芳香族芥子油
苷（来源于酪氨酸或苯丙氨酸）和吲哚族芥子油苷（来
源于色氨酸）［4］。脂肪族芥子油苷的合成过程共分
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.2104
基芥子油苷、羟烷基芥子油苷和甲磺基芥子油苷进
而生成脂肪族芥子油苷［18］。因此本研究以 CYP83A1
基因为研究对象，旨在克隆和分析西兰花芥子油苷
合成途径中的 CYP83A1 基因。目前为止，CYP83A1
已分别在拟南芥、油菜、萝卜、苜蓿、白菜和小白
菜等植物中被成功克隆，而西兰花 CYP83A1 基因
的研究仅限于已知 599 bp 的部分 CDS 序列，其理
化性质、二级结构等信息尚未见报道。因此，本研
究根据前期西兰花转录组测序工作中获得的序列数
据，同时参照 GenBank 数据库中拟南芥、小白菜和
油菜等 7 种植物的 CYP83A1 基因 CDS 序列与西兰
花进行比对，确定西兰花 CYP83A1 基因的 CDS 序
列。Mizutani 和 Müller 等［19，20］发现模式植物拟南
芥 CYP83A1 基因优先在叶片中表达，因此本研究参
照模式植物拟南芥以西兰花叶片为试验材料，克隆
得到 CYP83A1 基因的 CDS 全长序列并对其序列进行
生物信息学分析。为深入研究西兰花芥子油苷合成
提供参考数据，为培育具有较高抗癌、抗病活性的
优良西兰花品种提供基因资源和数据参考，本研究
中将西兰花中的 CYP83A1 基因命名为 BoCYP83A1。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植 物 材 料 西 兰 花（Brassica oleracea var.
italica）为“青秀”一代自交品系，将种子置于铺有
湿润滤纸的培养皿中 3-4 d，24 h 光照。经种子萌发
后置于培养箱中培养，培养温度为 20℃，相对湿度
70%，光照强度 100 μmol·m-2·s-1，光暗周期 24 h/0
h。待 4 周后，取西兰花的幼叶作为试验材料。
1.1.2 菌株与试剂 西兰花转录组测序数据由东
北农业大学植物次生代谢实验室提供 ；大肠杆菌
DH5α、Not I 和 Pst I 限制性内切酶、植物总 RNA 提
取试剂盒、克隆载体 pEASY-T5 Zero 试剂盒、LA Taq
DNA 聚合酶、Buffer、dNTP 购自 TIAGEN 生物科技
公司 ；凝胶回收试剂盒、反转录试剂盒购自 Bioteke
公司 ；其他试剂均为国产或进口分析纯。
1.2 方法
1.2.1 西兰花叶片总 RNA 的提取和 cDNA 的合成
用 TIANGEN 公司植物 RNA 提取试剂盒（Easy Pure
Plant RNA Kit）提取西兰花总 RNA，提取方法参照
为 3 步 ：氨基酸侧链的延长、核心结构的形成和葡
萄糖配基侧链的次级修饰［4］。在植物体中，芥子油
苷起到防御昆虫咬食以及病原菌侵害的重要作用 ［5］。
同时，芥子油苷与十字花科蔬菜的特殊风味有着密
切的关系，如萝卜的辛辣味［6，7］。
经前人研究，模式植物拟南芥基因组测序完成，
在芥子油苷生物合成途径中的代谢调控基因陆续被
鉴定出来。MAM 基因负责调控侧链的延长，CYP79
酶负责催化芥子油苷核心结构形成的第一个关键步
骤，即氨基酸转化为乙醛肟。CYP83 酶催化核心结
构形成的关键步骤，即乙醛肟转化为芥子油苷［8， 9］。
CYP83 酶属于细胞色素 P450 家族，是众多代谢途径
中催化关键步骤的单氧化酶。众所周知，细胞色素
P450 家族是最大的酶蛋白家族之一［10］。P450s 几乎
存在于所有生物体中，且在植物体中大量存在，其
氨基酸序列十分多样化［11］。尽管拟南芥中芥子油苷
合成途径已经基本建立，但作为具有重要经济价值
的蔬菜西兰花，其芥子油苷合成代谢相关基因的报
道却很少。
西兰花（Brassica oleracea var. italica）又名花椰
菜、绿花菜、青花菜，是十字花科（Brassicaceae）
芸薹属（Brassica）甘蓝变种，为一、二年生草本植物，
原产于意大利［12］。西兰花营养丰富，富含蛋白质、糖、
脂肪、维生素和胡萝卜素，营养成份位居同类蔬菜
之首，被誉为“蔬菜皇冠”。西兰花中含有丰富的芥
子油苷［13］，而西兰花花球中的脂肪族芥子油苷所占
比例最高［14］。其中 4-甲基亚磺酰丁基芥子油苷属于
脂肪族芥子油苷，其降解产物中的萝卜硫素具有抗
癌活性［15］，因此备受关注。西兰花中含有的萝卜硫
素（glucoraphanin）是异硫氰酸酯衍生物中具有最强
抗癌活性的一种物质［16］，对肺癌、食管癌、前胃癌
作用明显。目前，美国已经将富含萝卜硫素的西兰
花幼苗应用于肿瘤的临床治疗中［17］。
由此可见，芥子油苷对于十字花科植物响应
外界虫害是极其重要的，并使其具有特殊风味。因
此，充分研究十字花科植物中调控芥子油苷合成的
基因就显得十分重要。由于西兰花在生活、科研和
医疗等方面具有重要作用，因而本研究将西兰花作
为试验材料。介于 CYP83A1 调控基因仅对脂肪族乙
醛肟具有高亲和性，且将脂肪族乙醛肟转变为烯烃
2015,31(2) 105曹阳理惠等：西兰花 CYP83A1基因的克隆及序列分析
说明书。cDNA 的合成参照 Bioteke 公司的 supermoIII
RT Kit 说明书。
1.2.2 西兰花 CYP83A1 基因的克隆及测序 将西兰
花转录组测序结果在 NCBI 网站进行 Blast 比对，结
果发现了与大白菜（FJ376049.1）、油菜（JX01730-
1.1）、苜蓿（JX946192.1）、萝卜（KF682449.1）、黑
芥 菜（KF146937.1）、 拟 南 芥（MM117451.3） 和 小
白菜（HM347235.1）CYP83A1 基因同源的序列。根
据 该 序 列， 利 用 Primer5.0 设 计 特 异 性 引 物（F ：
5-ATGGTGCGGACACCATGTT-3，R ：5-TCATGC
AAAATAGTTGTCAATATCTT-3）， 以 西 兰 花 cDNA
为模板进行 PCR 扩赠。PCR 反应体系参见 LA Taq
DNA 聚合酶（TIANGEN）说明书。PCR 反应程序为：
94℃预变性 10 min ；94℃变性 30 s，53℃复性 30 s，
72℃延伸 1 min 4 0 s，30 个循环；72℃延伸 10 min；4℃
保存。PCR 产物经浓度为 1% 的琼脂糖凝胶电泳分
离后，使用琼脂糖凝胶回收试剂盒（Bioteke）回收
目的条带。将回收的目的片段与克隆载体 pEASY-T5
（TIANGEN）连接，连接反应体系 ：PCR 产物 2 μL，
pEASY-T5 载体 1 μL，25℃反应 15 min。将连接产物
转化到 DH5α 大肠杆菌感受态细胞中，涂布于含有
卡那霉素的 LB 平板上进行筛选，挑取阳性克隆于
含有卡那霉素的 LB 液体培养基中，37℃过夜培养。
将过夜培养的菌液用 M13 通用引物进行 PCR 反应检
测，提取阳性菌落质粒进行双酶切检测，将酶切结
果正确的质粒交由博士生物公司进行测序。
1.2.3 西兰花 CYP83A1 基因的生物信息学分析 测
序结果利用 DNAMAN 软件进行分析，确定西兰花
CYP83A1 基因的 CDS 序列。利用 NCBI 数据库中的
Blastx 和 Blastp 搜索引擎对测序结果进行同源性分
析。利用 DNAMAN 软件对其他物种的同源氨基酸
序列进行多重比对。利用 MEGA 5.03 软件构建不同
植物 CYP83A1 氨基酸序列进化树。根据 Protparam
（http ：//web.expasy.org/protparam/）在线软件对其编
码的蛋白质进行理化性质预测分析。根据 NetPhos
2.0Server（http ：//www.cbs.dtu.dk/services/NetPhos/）
在 线 软 件 对 氨 基 酸 翻 译 后 修 饰 进 行 预 测。 根 据
ExPASy 的 ProtScale（http ：//www.expasy.org/cgi-bin/
proscale.pl）程序对蛋白质疏水性进行预测。使用
TMHMM 软件（http ：//www.cbs.dtu.dk/services/TMHM
M/） 对 蛋 白 质 进 行 跨 膜 预 测。 利 用 SOPMA 在 线
软件进行二级结构预测和分析。利用 SignalP 软件
2.0 版（http ：//www.cbs.dtu.dk /services/SignalP/） 进
行 信 号 肽 预 测。 利 用 PSORT（http ：//psort.nibb.
ac.jp/）II 软件进行细胞内定位预测。利用 SMAR
（http ：//smart.embl-heidelberg.de/）在线软件进行蛋
白质序列的结构功能域的预测。利用 SWISS-MODEL
和 Swiss-pdb 软 件 进 行 蛋 白 质 序 列 的 三 维 结 构 预
测。将正确的基因序列登陆到 GenBank 中并获取登
录号。
2 结果
2.1 西兰花CYP83A1基因的克隆
根据西兰花转录组测序结果，与 GenBank 数据
库中拟南芥、小白菜和油菜等 CYP83A1 基因的 CDS
序列进行比对，获得其同源保守区域并设计特异性
引物。以西兰花 4 周大叶片为材料，提取总 RNA，
反转录成 cDNA，作为 PCR 扩增的模板。通过 PCR
反应，得到一条 1 500 bp 左右的条带，与预测目的
基因长度一致（图 1）。
2000
bp
M 1 2
1，2 ：BoCYP83A1 基因的 RT-PCR 扩增 ；M ：DNA 分子量标准（DL2000）
图 1 西兰花 CYP83A1 基因的扩增
2.2 阳性单菌落的筛选与检测
将上述 PCR 产物用凝胶试剂盒回收后连接到
pEASY-T5 载体上，转入 DH5α 大肠杆菌感受态细胞
中。挑取阳性克隆扩大培养，经 M13 载体通用引物
进行 PCR 鉴定后，提取质粒并进行双酶切鉴定（图
2），进一步确定扩增产物长度与目的片段长度一
致。将 PCR 和双酶切鉴定结果正确的质粒测序，利
用 DNAMAN 软件对测序结果进行分析，结果（图
3）表明该基因全长为 1 509 bp，编码 502 个氨基酸。
GenBank 登录号为 ：KM111290。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.2106
中半衰期为 >10 h ；脂肪族指数为 80.80，不稳定指
数为 33.23，属于稳定类蛋白。
根据 TMHMM 软件分析，西兰花 CYP83A1 蛋白
的氨基酸序列上共发现 2 个跨膜区域，分别位于氨
基酸第 4-21 位（由外向内）和 294-316 位（由内向外），
N 端在膜外侧，说明该蛋白属于跨膜蛋白（图 5-A）。
用 ProtScale 对西兰花 CYP83A1 氨基酸序列的亲水
性 / 疏水性进行预测，结果（图 5-B）表明，多肽链
中的第 12 位氨基酸具有最高的分值 3.267，表明该
位点的氨基酸疏水性最强 ；第 101 位的氨基酸分值
最低为 -3.100，表明其亲水性最强。根据数据结果
可知，总平均亲水性（GRAVY）为 -0.252，此为亲
水性蛋白。
蛋白质基序预测结果显示，第 350-353 氨基酸
处有 1 个 N-糖基化位点，并包含 2 个酰胺化位点、
5 个酪蛋白激酶 II 磷酸化位点、4 个 N-豆蔻酰化位
点、6 个蛋白激酶 C 磷酸化位点、2 个酪氨酸激酶磷
酸化位点。根据 SignalP 软件分析，西兰花 CYP83A1
基因编码的蛋白质，由于该序列定位于线粒体（mTP）
值为 0.096、信号肽（SP）值为 0.015，所以该蛋白
不定位于线粒体，无信号肽，为非分泌型蛋白。用
SMART 在线软件分析了蛋白质结构的功能域，结果
（图 5-E）显示，在第 4-21 位之间是一个跨膜结构域；
在第 31-494 位之间有一个典型的 P450 结构域，说
明西兰花 CYP83A1 蛋白属于 P450 蛋白家族。
用 SOPMA 对西兰花 CYP83A1 氨基酸序列的二
级结构进行预测（图 5-C），西兰花的 CYP83A1 由
44.42% 的 α-螺旋、14.94% 的延伸链、10.76% 的 β-
转角和 29.88% 的无规则卷曲组成。由分析数据可得
结论，α-螺旋是西兰花 CYP83A1 中最多的元件，以
不规则卷曲散布于整个蛋白质中。用 Netph2.0 Server
对西兰花 CYP83A1 的翻译后修饰预测的结果（图
5-D）表明，整个肽链中分值在 0.5（阈值）以上的
氨基酸位点有 16 个，可知 CYP83A1 的磷酸化位点
有 16 个，其中 Ser ：6、Thr ：6、Tyr ：1。
利 用 SWISS-MODEL 和 SWISS-PDB 软 件， 输
入该 CYP83A1 的氨基酸序列，根据已知蛋白质结
进 行 该 CYP83A1 三 维 结 构 的 同 源 建 模（ 图 5-F）。
CYP83A1 三维结构预测为研究 CYP83A1 结构与功
能的关系提供了理论参考。
2000
bp
M 1
1509
bp
1 ：BoCYP83A1 基因片段 ；M ：DNA 分子量标准（DL15000）
图 2 EASY-T5-T-BoCYP83A1 的质粒双酶切图
2.3 同源性及进化树分析
利 用 NCBI 中 的 BLASTN 和 BLASTP 程 序， 分
析西兰花 CYP83A1 基因与其他植物 CYP83A1 的核
苷酸同源性及氨基酸同源性。BLASTN 分析表明，
西兰花 CYP83A1 基因 CDS 与大白菜（FJ376049.1）、
油菜（JX017301.1）、苜蓿（JX946192.1）、萝卜（KF-
682449.1）、黑芥菜（KF146937.1）、拟南芥（MM11-
7451.3）和小白菜（HM347235.1）的核酸同源性分
别 为 97%、97%、95%、95%、93%、88% 和 87% ；
BLASTP 分析表明，西兰花 CYP83A1 基因编码的氨
基酸序列与油菜（AGD95055.1）、大白菜（ACR10-
257.1）、苜蓿（AGS49167.1）、萝卜（AHB11194.1）、
黑芥菜（AGO37753.1）、拟南芥（AAA79982.1）和
小 白 菜（ADK32329.1） 的 氨 基 酸 同 源 性 分 别 为
98%、98%、97%、97%、92%、88% 和 86%（图 3）。
系统发育树分析结果（图 4）也表明，西兰花 CYP-
83A1 基因在进化树上与大白菜、油菜等最接近，与
拟南芥、小白菜等关系较远。同时图 4 显示，西兰
花 CYP83A1 基 因 与 油 菜（AGD95055.1）、 大 白 菜
（ACR10257.1）一致性较高，与小白菜（ADK32329.1）
的一致性较低，说明西兰花 CYP83A1 基因在进化过
程中可能存在功能上的分支。
2.4 蛋白质理化性质分析
根据 Protparam 软件分析，西兰花 CYP83A1 蛋
白由 8 097 个原子组成，分子质量为 57.47 kD，分子
式为 C2600H4058N674O736S29，理论等电点 pI=7.1 ；丙氨酸
和亮氨酸含量分别为 34 和 41 个，占总数的 6.8% 和
8.2% ；带正电荷残基总数为 64，带负电荷残基总数
为 64。分析结果显示，该蛋白在离体试验条件下的
哺乳动物网织红细胞中半衰期为 30 h，在离体试验
的酵母中半衰期为 > 20 h，在离体试验的大肠杆菌
2015,31(2) 107曹阳理惠等：西兰花 CYP83A1基因的克隆及序列分析བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌བྷⲭ㨌唁㣕㨌㩍ঌ㤌㬯ᤏই㣕㾯ޠ㣡ሿⲭ㨌⋩㨌
60
57
60
60
60
60
60
60
120
117
120
120
120
120
120
120
180
177
180
180
180
180
180
180
239
236
239
239
239
239
239
239
299
296
299
299
299
299
299
299
359
356
359
359
359
359
359
359
419
416
419
419
419
419
419
419
479
476
479
479
479
479
479
479
501
408
501
501
501
501
501
501
图 3 西兰花 CYP83A1 蛋白的氨基酸序列与其他相关序列的多重比对
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.2108
3 讨论
根据西兰花转录组测序结果与 GenBank 数据库
中油菜、苜蓿、拟南芥等 CYP83A1 基因 CDS 序列
进行比对，获得 BoCYP83A1 同源保守序列。以西
兰花 4 周大叶片的总 RNA 反转录得到的 cDNA 为
模板，克隆得到该基因的 CDS 全长序列。通过测序
和 NCBI 中的 BLASTN、BLASTP 程序［21］分析表明，
该基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列与大白
菜、油菜的相似性最高，分别为 97 % 和 98 %。由
此可知，CYP83A1 在西兰花、大白菜以及油菜种具
有很高的保守性。利用生物信息学分析软件对西兰
花 CYP83A1 基因编码的蛋白质进行预测和分析，根
据 Protparam 软件［22］分析以及 Netph2.0 Server［23］翻
译后修饰预测获得了 BoCYP83A1 的理化性质，且
ሿⲭ㨌Brassica rapa subsp. chinensis ADK32329.1㤌㬯Eruca vesicaria subsp. sativa AGS49167.1㩍ঌRaphanus sativus AHB11194.1㾯ޠ㣡Brassica oleracea var. italicaབྷⲭ㨌Brassica rapa subs. pekinesis ACR10257.1⋩㨌Brassica napus AGD95055.1唁㣕㨌Brassica nigra AGO37753.1ᤏই㣕Arabidopsis thaliana AAA79982.1
图 4 不同植物 CYP83A1 氨基酸序列的系统进化树
1.2
Inside
Transmembrane
Outside
1.0
0.8
0.6
0.4
Pr
ob
ab
ili
ty
0.2
0
0
0 100
1000
E
C
A B
D
F
200
Pfam
p450
400300 500
200
Sequence position
Sequence position Sequence position
Sequence position
0 100 200 300 400
400300 500
-1
Ph
os
ph
or
yl
at
io
n
po
te
nt
ia
l
0 100 200 300 400 500
-4
0 100 200 300 400 500
-2
0
Sc
or
e
2
4
A ：BoCYP83A1 基因编码蛋白的跨膜结构预测分析 ；B ：BoCYP83A1 亲水性 / 疏水性的预测 ；C ：BoCYP83A1 基因翻译后修饰预测 ；
D ：BoCYP83A1 二级结构预测 ；E ：BoCYP83A1 保守结构域的预测 ；F ：BoCYP83A1 基因编码蛋白的三维结构预测
图 5 BoCYP83A1 蛋白质理化性质分析
2015,31(2) 109曹阳理惠等：西兰花 CYP83A1基因的克隆及序列分析
与拟南芥 CYP83A1 的理化性质（数据未列出）相
比较，二者大体相类似且均为稳定类蛋白。根据
TMHMM［24］、SignalP［25］和 ProtScale［26］软件预测出
BoCYP83A1 是一个具有跨膜结构域的亲水性蛋白，
无信号肽，属于非分泌型蛋白。其主要的二级元件
是 α-螺旋和不规则卷曲，同时 SMART 在线软件分
析表明西兰花 CYP83A1 蛋白具有细胞 P450 家族特
征性结构域及保守功能域，与拟南芥 CYP83A1 具有
相同结构域。利用 SWISS-MODEL 和 SWISS-PDB［27］
软件，获得 BoCYP83A1 蛋白的三维结果和同源建模。
上述分析表明，BoCYP83A1 与拟南芥 CYP83A1 的碱
基序列和氨基酸序一致性较低，但具有相同结构域，
说明功能上同为一个家族，这对研究 BoCYP83A1 基
因奠定了重要的基础。
至今，西兰花中 CYP83A1 基因的过表达和缺失
对于防御虫害、病原菌等起到的作用尚未知晓，并
且西兰花 CYP83A1 基因序列及其功能的研究报道甚
少。而在 2014 年 Corina Weis、Ulrich Hildebrandt 等［28］
以拟南芥 CYP83A1 缺失突变体和十字花科白粉菌为
试验材料，着重研究在 CYP83A1 基因缺失导致脂肪
族乙醛肟和未鉴定的代谢产物的积累的情况下，此
改变延缓十字花科白粉菌的生长了，说明拟南芥中
CYP83A1 基因缺失对于防御真菌起到了积极的作用。
因 BoCYP83A1 与拟南芥 CYP83A1 功能上具有相似
性且为同一功能家族，因此以十字花科模式植物拟
南芥 CYP83A1 基因为依据，对西兰花 CYP83A1 基因
进行深入研究是具有重要意义的。由于脂肪族芥子
油苷与十字花科蔬菜的抗癌活性及其风味有关［29］，
今后若能通过试验将西兰花中的脂肪族芥子油苷含
量提高，此种西兰花在食用、医疗和科研等方面将
具有重要意义。通过对 CYP83A1 基因的生物信息学
分析，对今后该基因的研究及西兰花芥子油苷合成
途径的更深入的了解提供了一定的参考依据。
4 结论
首次成功克隆并报道了西兰花 CYP83A1 基因的
CDS 全长序列，利用生物学软件和网站对该序列进
行同源性比对、进化树分析、理化性质分析，获得
了西兰花 CYP83A1 基因的部分信息。
参 考 文 献
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（责任编辑 李楠）