全 文 ：园 艺 学 报 ， （增刊）： 2011 38 2478 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com

收稿日期：2011–06–27
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金项目（20101403120006）；山西农业大学引进人才科研启动项目（XB2010018）；山西农业
大学大学生科技创新项目（9-031）
* 通信作者（E-mail：djj738@163.com；liuhe818@yahoo.com.cn）
欧李八氢番茄红素合成酶cDNA克隆、序列分析
及在大肠杆菌中的功能表达
张建成，王鹏飞，杜俊杰*，刘 和*，薛晓芳，穆晓鹏
（山西农业大学园艺学院，山西太谷 030801）
克隆和分析欧李[Cerasus humilis（Bge.）Sok.]果实八氢番茄红素合成酶（phytoene synthase，
PSY）基因，并利用大肠杆菌异源表达体系对其功能进行研究，以期为阐明欧李果实中类胡萝卜素
合成和积累的分子机制提供依据，也为今后开展欧李果实类胡萝卜素代谢调控奠定基础。
‘欧李 4 号’成熟果实采自山西农业大学园艺研究所。采收后液氮速冻，–75 ℃保存备用。根
据 GenBank 上已登录的植物 PSY 同源基因的保守序列设计简并引物，通过 RT-PCR 扩增欧李 PSY
cDNA 特异片段，再利用 RACE 技术获得全长序列，并对该序列进行生物信息学分析。构建欧李 PSY
基因原核表达载体 pET-ChPSY，转化大肠杆菌 BL21（DE3）诱导表达，通过 SDS-PAGE 检测蛋白
表达情况。将重组质粒 pET-ChPSY 转入可以合成和积累 β–胡萝卜素的工程大肠杆菌诱导表达，利
用 HPLC 分析工程菌株中 β–胡萝卜素含量的变化，从而鉴定欧李果实 PSY 蛋白的功能特性。
获得的欧李PSY cDNA 序列全长 1 559 bp（包括polyA 尾上连续的 12 个碱基A），包含 1 194 bp
的完整开放读码框，编码 398 个氨基酸，5′端有 195 bp的非编码区（5′UTR），3′端含 170 bp的非编
码序列，因此将其命名为ChPSY。核苷酸Blast比较发现，该基因的cDNA序列与柑橘、番茄、拟南芥、
草莓、梅等植物psy的同源性在 70.0%以上。该序列完整的开放读码框推导的氨基酸序列与草莓、拟
南芥、柑橘、番茄和向日葵等同源性分别为 92.3%、77.2%、75.7%、68.5%和 68.0%。ChloroP 1.1 Server
预测发现，欧李PSY蛋白N末端存在一段由第 1 ~ 55 位氨基酸组成的转运肽信号序列，信号肽酶在
Arg55 ~ Ser56剪切前肽原产生 39.0 kD的成熟欧李PSY蛋白。Tmpred分析表明，成熟欧李PSY蛋白在
219 ~ 240 氨基酸处有 1 个跨膜区，表明欧李PSY蛋白是一个N端向内，C端向外的跨膜结合蛋白。
该基因在大肠杆菌中能够表达一条约 45.8 kD 的特异蛋白，与预测的含有六联组氨酸标签的融
合蛋白的分子量大小相吻合。将重组质粒 pET-ChPSY 转入可以合成和积累 β–胡萝卜素的工程大肠
杆菌诱导表达，结果表明，当欧李 ChPSY 在工程菌株中表达时，工程菌株的表型由亮黄色转变为橙
黄色，而空白对照菌株的表型未发生变化。HPLC 分析表明，欧李 ChPSY 表达的工程菌株中 β–胡
萝卜素含量较空白对照菌株中增加了 1.38 倍，表明欧李 ChPSY 可编码一个具有催化活性的功能蛋
白，促进工程菌株中 β–胡萝卜素的合成和积累。

关键词：欧李；八氢番茄红素合成酶；基因；克隆；功能表达
中图分类号：S 662.9 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）S-2478-01