全 文 ：武汉植物学研究 2007，25(3)：282—288
,／ourmd D，Wuhan Botanical Research
番茄 P56和部分来源多糖裂解酶家族 I的
其它蛋 白的系统演化分析
赵庆新 ，张宇玲
(1．江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室，盐城师范学院生命科学与技术学院，江苏盐城 224002；
2．江苏省生物多样性和生物技术重点实验室，南京师范大学生命科学学院微生物技术实验室，南京 210097)
摘 要：果胶裂解酶包含果胶酸裂解酶(pectate lyase)和果胶酸酯裂解酶(pectin lyase)二种形式 ，是一类多糖裂解
酶，由细菌、真菌、植物和线虫等生物产生，分布在 5个多糖裂解酶家族，果胶酶在食品与饮料、纺织与洗涤、制药等
工业中有广泛的应用。利用 NCBI BLASTX服务器，搜索与番茄 I：56蛋白氨基酸序列相似且都属于多糖裂解酶家
族 I的果胶裂解酶蛋白序列共28条，用 DNAMAN软件分析其保守区，用 CLUSTALX8．0软件进行序列 比对和 Bi．
oEdit软件进行文件转换 ，进一步用 PUAP4．0软件构建系统进化树。构建的 MP树 (phylogenetic trees)和 NJ树
(neighbor-joining)显示：来 自植物的果胶酸裂解酶、真菌的果胶酸酯裂解酶、细菌的果胶酸裂解酶分别可聚为一个
独立的类群；相对于细菌果胶酸裂解酶和真菌果胶酸酯裂解酶而言，构巢曲霉(Aspergilus nidulans)的果胶酸裂解
酶 A和植物的果胶酸裂解酶之间有较近的亲缘关系；细菌 Pseudomonas syringae的果胶酸酯裂解酶和真菌的果胶酸
酯裂解酶之间的亲缘关系较近。
关键词：果胶酸裂解酶 ；果胶酸酯裂解酶；多糖裂解酶家族 I；系统演化树
中图分类号：Q55 文献标识码 ：A 文章编号：1000．470X(2007)03．0282．07
Phylogenetic Analysis of Tomato P56 and Some Other Proteins
from P0lysaccharide Lyase Famliy I
ZHAO Qing．Xin 一．ZHANG Yu．Ling
(1．Jiangsu Provincial Key Laboratory ofCoastal Wetland Bioresources and Envira~temal Pro~awn，Yancheng Teachers Colege，
Yaneheng，Ji蚰孽Iu 224002，China；2．JiangsuKey Laboratoryfor口 a 琦 amtBiotechnology， Microbial，Technology
Laboratory ‘kCoU~geoflge Science，Na ngNorma／Un／ven‘／ty，Nanjing 210097，China)
Abstract：Pectate and pectin lyases are a class of polysaccharide lyases produced by a diverse group of
organisms including bacteria，fungi，plan t an d nematodes．Various pectate lyases an d pectin lyases are di—
vided into five families．By NCBI BLASTX server，tomato P56 am ino—acid sequence was compared with
other pectate and pectin lyases belonging to polysaccharide lyase fam ily I 28 proteins，with hi gher identity
of am ino acid sequence compared to P56 am ino—acid sequence，were obtained．On the base of the con—
structing phylogenetic tree using PAUP 4．0，MP(phylogenetic trees)and NJ(neighbor-joining)trees of
diverse pectate and pectin lyases showed that pectate lyases from plan t，pectin lyases from fungi and pec—
tate lyases from bateria belong to diferent groups，respectively．The pectate lyase A of Aspergilus nidulans
is more closely related to plant pectate lyases than to pectin lyase from fungi and pectate lyases from bac—
teria．Th e pectin lyase from Pseudomonas syringae is more closely related to fungi pectin lyases than other
lyases．
Key words：Pectate lyase；Pectin lyase；Polysaccharide lyase fam ily I；Phylogenetic tree
果胶酸裂解酶(pectate lyase，EC 4．2．2．2)和果
胶酸酯裂解酶(pectin lyase，EC 4．2．2．10)是一类多
糖裂解酶，由细菌 -¨6]、真菌 引、植物 和 线
虫 ， 等生物产生。真菌来源的果胶裂解酶以果
胶酸酯裂解酶为主，果胶酸裂解酶极少 ；细菌
来源的果胶裂解酶以果胶酸裂解酶为主，果胶酸酯
裂解酶极少 卜 ；植物来源的果胶裂解酶为果胶酸
裂解酶 ’ 。
收稿日期：2006-12-04，修回日期：2007-03-29。
基金项目：国家自然科学基金资助项 目(30170005)；江苏省教育厅高校 自然科学指导性项目(01 KJD18005)；盐城师范学院博士科研启
动基金。
作者简介：赵庆新(1966一)，男，江苏盐城人，博士。副教授，主要从事植物细胞壁多糖降解酶的研究(E-mail：zhaoqingxinjs@y~hoo．com．cI1)。
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 赵庆新等：番茄 P56和部分来源多糖裂解酶家族 I的其它蛋白的系统演化分析 283
果胶酸裂解酶和果胶酸酯裂解酶分布于多糖裂
解酶家族 I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅸ、X等5个家族(polysaccha—
rides family I：262 proteins；family lI：19 proteins；
family Ⅲ ：72 proteins；family IX：43 proteins；fam ily
X：49 proteins)，目前报道的植物来源果胶酸裂解酶
属于多糖裂解酶家族 I(htp：∥afmb．cns．fr／CAZY／
fam／PL1．htm~)，真菌和细菌果胶裂解酶分别属于不
同的家族。果胶酸裂解酶和果胶酸酯裂解酶能够以
B．消旋法裂解植物初生细胞壁和植物果胶中果胶酸
和果胶酸酯的半乳糖醛羧残基之间的 一1，4一糖苷
键，个别果胶酸裂解酶和果胶酸酯裂解酶的空间结
构研究已有报道 引。
1962年，果胶酸裂解酶首次发现是在Ewinia ca—
rotovora和Bacilus sp．【2 的培养基中。至今，研究最为
详细的果胶酸裂解酶来自Erwinia chrysanthemi J，
Erwinia chrysanthemi~,够分泌5种相互独立调控的果
胶酸裂解酶(pelA，pelB，pelC，pelD和pelE) 。
1989年，来 自植物的果胶酸裂解酶类似序列
P56首次在蕃茄花粉中被发现H¨ ，自那 以后，很多
类似序列在其它植物的花粉、花粉管、花柱道等组织
中不断被发现 引。一种存在于 日本柚木花粉中的
致敏源具有果胶酸裂解酶活性 ；百合维管束分化
过程中，有二种果胶酸裂解酶被分离和鉴定 ．4¨，
进一步研究表明酶的表达受到生长素的调控 ，是在
维管束分化的早期表达的 ；在香蕉 】、草莓 和
葡萄 等水果中，都有果胶酸裂解酶表达的报道。
有关研究结果暗示果胶酸裂解酶在花粉细胞壁扩
张，花粉管萌发，花柱道组织细胞壁的降解等方面可
能起了十分重要的作用 蚓 ，然而，适当浓度的微
生物来源的商品果胶酶也能够激发花粉的萌发和促
进花粉管的生长，高浓度的商品果胶酶能够使花柱
顶部细胞的细胞壁膨胀，引起花粉管细胞壁硬度下
降 ，但商品酶制品中含有很多杂酶，果胶酶作用
机理需要进一步确认。
多糖裂解酶家族 I的系统演化研究可以揭示不
同来源的果胶裂解酶相互间的亲缘关系，为果胶裂
解酶的如空间结构、酶学性质、催化机理、生理等方
面研究奠定基础。多糖裂解酶家族 I果胶裂解酶成
熟蛋白的氨基酸序列之间相似性较低，我们利用多
糖裂解酶家族 I的果胶裂解酶的保守区序列对多糖
裂解酶家族 I的系统演化进行研究。
1 方法
1．1 蛋白序列
根据 NCBI(national center for biotechnology in—
formation．htp： www．ncbi．him．nih．gov／)数据库，
搜索与番茄 P56蛋白具有较近亲缘关系的植物果
胶酸裂解酶蛋白序列、真菌果胶裂解酶和细菌果胶
裂解酶。
1．2 果胶裂解酶保守区氨基酸序列和系统演化分析
用 DNAMAN软件(Lynnon BioSoft，Quebec)对
待分析的蛋白氨基酸序列进行多重比对，得到各种
酶序列相似陛较高的氨基酸序列片段，确定果胶裂
解 酶 保 守 区 氨 基 酸 序 列；再 用 CLUSTALX1．83
(htp：／／www．igbmc．U—strasbg．fr／Biolnfo／ClustalX／)
对各蛋白的保守 区氨基酸序列进行序列 比对分
析 ，用 BioEdit(www．mbio．ncsu．edu／BioEdit／bi—
oedit)将CLUSTALX1．83文件转换为 PAUP文件 ，按
照最大似然法和邻接法的计算方法，用PAUP4．0b
(Swoford．2002)分别 构 建 MP树 (phylogenetic
trees)和 NJ树(neighbor-joining) ，来 自 Globedera
rostochiensis Ro一1 Mierenbos的果胶酸裂解酶 pectate
lyase 1和pectate lyase 2作为外群。
2 结果
2．1 氨基酸序列的比较
得到的具有较近亲缘关系的28条多糖裂解酶
家族 I的蛋白物种来源和其 NCBI蛋白库的蛋白序
列号见表 1。28条蛋白中有 12条来 自真菌的果胶
酸酯裂解酶、1条来 自真菌的果胶酸裂解酶、1条来
自细菌的果胶酸酯裂解酶、5条来自细菌的果胶酸
裂解酶和 1O条来自植物的果胶酸裂解酶。表 1中
多糖裂解酶家族 I的植物、真菌、细菌等生物来源的
裂解酶氨基酸序列相似性不到 26％，但其保守区氨
基酸序列相似性在96％ 一29％ (图1)，保守区序列
如 Ala—X—Asp—Ue—Lys—Gly-4X-Thr—X—Ser和 Val2一X—
Arg—X—Pro-2X—Arg—X—Gly-2X—His一3X—Asn等序列其保
守性强，相似性高 ，在酶的催化和构象维持方面可能
有重要的作用 J。
2．2 MP树(Phylogenetic trees)
用 PAUP 4．0b软件，以来自Glomerela cingulata
的2个果胶酸裂解酶作为外群，用 28条来 自植物、
真菌和细菌等生物的果胶裂解酶保守区氨基酸序列
构建的MP树见图2。来自植物的果胶酸裂解酶真菌
的果胶酸酯裂解酶和细菌的果胶酸裂解酶聚成了3
个类群(图2：A ，A：)。第一个类群为真菌的果胶酸
酯裂解酶，包含 1O个真菌来源的果胶酸酯裂解酶
(AspergiUus niger，A．oryzae，Penicilium expansum．
尸．gmeoroseum，CoUetotrichum gloeosporioides f．sp．)，
维普资讯 http://www.cqvip.com
284 武 汉植 物 学 研究 第25卷
1个细菌来源 的果胶酸酯裂解酶(Pseudomonas sy-
ringae pv．tomato，DC3000)为其并系。第二类群为
细菌的果胶酸裂解酶，包含 5个细菌来源的果胶酸
裂解酶[Bacilus halodurans C-125，Erwinia chrysan-
themi，Streptomyces coelicolor A3(2)，Pseudonocardia
sp．]。第三个类群为植物的果胶酸裂解酶，包含 9
个植物来源的果胶酸裂解酶(Arabidops~thaliana，
Nicotiana taba，Ambrosia artemisifolia，Globodera ros-
tochiensis，Lycopersicon esculentum，Zinnia elegans)，
1个真菌来源的果胶酸裂解酶(Aspergilus nidulans)
为它的并系。
2．3 NJ树(Neighbor-joining)
3O种果胶裂解酶 NJ树的拓扑结构和其 MP树
的拓扑结构是类似的 (图 2：B ，B：)。在 NJ树中，
植物来源的果胶酸裂解酶，真菌来源的果胶酸酯裂
解酶和细菌来源的果胶酸裂解酶分别聚为不同的类
群，NJ树也显示真菌(A．nidulans)来源的果胶酸裂
解酶(peLA)为植物的果胶酸裂解酶类群的并系，未
和细菌来源的果胶酸裂解酶聚为一类 ，也未和真菌
的果胶酸酯裂解酶聚为一类，细菌(Pseudomorms sy-
ringae pv．tom~to，DC3000)来源的果胶酸酯裂解酶
(pelA)也为真菌的果胶酸酯裂解酶的并系，未和细
菌来源的果胶酸裂解酶聚为一类，也未和植物来源
的果胶酸裂解酶聚为一类。与 MP树不同的是，在
NJ树中，来 自细菌的果胶酸裂解酶首先和来自植物
的果胶酸裂解酶聚为一类 ，而在 MP树中来 自细菌
的果胶酸裂解酶首先和来自真菌的果胶酸酯裂解酶
聚为一类。
3 讨论
在 MP和 NJ树中，来 自植物的果胶酸裂解酶。
真菌的果胶酸酯裂解酶和细菌的果胶酸裂解酶聚成
了3个类群(图2)，说明植物的果胶酸裂解酶、真菌
的果胶酸酯裂解酶和细菌的果胶酸裂解酶分别有相
维普资讯 http://www.cqvip.com
第3期 赵庆新等：番茄 P56和部分来源多糖裂解酶家族 I的其它蛋白的系统演化分析
$2357
BAB82467
1IDK
P2286
Jc6502
BAB8246
2224
4356
Q00374
CAD345
CAC38815
AAM23008
3009
AAs5538
P15722
Q9LFP
AAB697
P15721
S26211
670
Y09541
E53240
P27759
NP 241
PI821O
807
色撇 19
Q00645
NP 794
Consensus
S2357
BAB82467
1IDK
P2286
JC6502
瓿 B8246
撇 2224
4356
Q00374
￡AD345
CAc38815
AA啦 3008
AAM23009
5538
P15722
Q9LFP
AAB697
P15721
S26211
AAM670
Y09541
E53240
P27759
NP 241
P18210
AAF807
AAM219
Q00645
NP 794
￡onsensus
AKNVIIN．IAV．．TDIN．PKGG．DAITVDDSDLVWIDHVTT⋯ A．R．HIVLGTSA工射 ISYSLIDGR
． ．KSNVIIQRIAITDIN．PKGGDATITLNEADL％rWIDHVTT⋯ A．RQHIVLGTQAD~RVTISNSLIDGR
． ．AENIIIQNI~SCTDIN．PKC-G．DAITLDDCDLVWIDHVTT⋯ A．R．HY叽 GT∞ DN SLTNNYIr Ⅳ
． ．VSNIIIQNIAVTDIN．PKGG．DAITLDEADLVWIDHVTT．．．A．R．HYVLGTQADS~JSIT~NXINGE
— AS n 憎NIlTFRN⋯ ．．WGDDAI~4QYSTR％rWI D}@；SFSN⋯ ．DGAVDVKF~SDYvTVS．~4KFSS
． ．VENVIIQNIAVTDIN．PKGG．DAITINEADLVWIDHVTT．．．A．R．．YVLGTEADNRVTLSNNYIDGE
． 。GS~vIIQNIEVSDLN．HEGG．DAITINEADLWa~q3HVTTAR．．．H．．YVFGFNPSKRITLSNNFINGE
⋯ AKI~IIVNIHITQLN． ．D ，sLDGSDIⅣW工DHⅥ SL⋯ ．．HIVLGNGANNRV ISNNEIDGS
⋯ AKNVIVNIHITNLN．Pf． ．VSNIIIQNIHITELN．PEGG．DAITLDG~NI／JWIDHrqKINL．．．．．MFVAGYEASHSVTISNSEFDGE
． ．VD】jVIVE】 1 FES⋯ ．．Pm SAV fGSTH溉 D蛐 FTD⋯ ．DG．LDIVKGADYVTAS．?~"TFTE
⋯ SSSKI工．rTLLPPKI．KPIR PITHPTTA( DLDRITVTTRAHR⋯ CSAPRASKEVTRSNSFINGA
． ．VEI~JIVQNIAVTDIN．POGG．DAITINEADL~ TLDHITTDLSALR．．．P．GTEADNRVSITN~．]YINGE
⋯ ． ．E SRHNRQVQQV．HRW PITH朗 AGHDLDRITVrTRj廿瑕⋯ CSAPRASKRv1rRSNSF工NG_a
． ．I ⅣIIHGLHI．HDⅣ EG．DSDGISI F(迅SYIWIDHvS 投R⋯ ．D(=LI Dj GSTGITIS．NGHFTD
． ．VKN IIHGLHI．HHISES．SGⅨ SIYGSSNIWIDHISMS⋯ ．．DGL工DAIVGSTGITIS．NSHFTH
． ． ⅥnⅣ IIHNI 礓 ．IVPG．NGDGISLIe：ATNI IDHVSMrR⋯ ．DSMIDAIDGSTAVTIS．NSHETD
． ．ASNIIISNLRI．H}]IVPT．AGn 工SIF HDIWIDHS．MSR⋯ 。DC：LIDA= STNITIS．NCHFTD
． ． ASNIIISNLRI．HNIVPTPEGDGISIFSSHDIWIDHISMSR⋯ ．DGLI【) 碡ASTNITIS．NCH D
． ．VTNIIIHGⅥ旺 ．HDCKRK．GGDAVSIFGGSHVW~D}毛CSLSN⋯ ．Ce IDAIHASrAITIS．N ’n SH
． ．ASNIII}【GIHI．HDCKQA．G(；DGIS1日 KDIWI {NSLs⋯ ．．DGLI【JAIHGSTAITIS工№ MTH
VK N ．．I}稍I⋯ ．． r H pGD HVTGSSDIW工nI{C|TLS⋯ ．．DGLV n GSTg IS．NCKFTH
VK．．NVI工}甜INM．．H肼 m jPGDAISISGSSQIWIDHCSLS⋯ ．．[】( Ⅵ1A 御 RLTVS．NsLETQ
． ．GStⅣI1硎 ITIRG⋯ ⋯ TYGIQTGKDAHHIW工D 孙豫K⋯ ．[】( 工DIⅥ Y、，rIS．NS职 E0
． ． VSt rILRNLYIE⋯ ⋯ ．T ，c W IDSTⅨnWDHVTISD⋯ ．D(’SLDIⅪ GSD ，s．NSRFEL
． ．KKGAVIKI．rLIIG⋯ ．．阳 DG工HCYDSCTLEl 饼FESⅣG⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ．EDATTE TSK口：GA
． ．KKGAVIKNLIIG⋯ ．．圈 强DGIHCYDScTLENvWFESVG⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ．EDATTFRTSK【CGA
． ．VSI．rqIMRNLKISKVDAD~．．GDAIGIDASSNVWVDHCDLSG⋯ ．Dq_一vDISHGAEIWITVSNTYEHDH
． ．AHNVIVP1~LTLSDIN．．PSGGDALTLNk-AD6~4WIDHNTFARIG．RQMIVTGWGTASH~ ISSNEFDGR
SDYSATCHGHR⋯ ⋯ ⋯ MP砾，Q I_I聃Am{NLFHGYVL．AEGNVF⋯ QDVI~I
TDYSATCNGH⋯ ⋯ ⋯ ．MPKVQGNrLLH NLFEBYVL．AEG} F⋯ QDVDA
SDYSATCDGYR⋯ ⋯ ⋯ SPKVQj)嘲 LI}j 瑚N lGYVL．AEG~rVF⋯ Q~WDT
SDYSATCDGH⋯ ⋯ ⋯ ．AP~JQDNTYLHIYNNYWEGW 工．AEGNYF⋯ SNVDT
mjKTMLLGHSD．．R⋯ ⋯ HPRVRFGNPVW YNNYYG．VAsTME ，I⋯ ．vEGNY
SDYSATCDGH⋯ ⋯ ⋯ ．APKvQGNTYL盼 vNNYWNGYv工．．AEGRTF⋯ ADvTA
STYSTGCNGY⋯ ⋯ ⋯ ．GPALSGGrLI．HAVNNVWE：GLS工．ASADAA⋯ SKIKT
TSWSATCDNH⋯ ⋯ ⋯ ．APKIAGNSIlvHVVNNYFY 九ⅡEGNIPQ⋯ NVKA
TSWSATCDNH⋯ ⋯ ⋯ ．SPKIAGNs姗 ISG．YFYANSG
TSWSATCE6H⋯ ⋯ ⋯ ．SPKL￡PNSF鼎 A Yj WYGRrcVPNrLIS⋯ SGTL
MDKTILGNSDSSER．．．．．．AP~4R,FC42．VDVYNNHFVSFGVGKESALV．．．AEHN
SDYSATCN~LP⋯ ⋯ ⋯ ，。G．．NTLLHAVNNYWFGK~IASASAYT⋯ SVqA
SDYSA‘rCDGH⋯ ⋯ ⋯ ．APKVQDNTYI AVNNYwNGETLPLSA．VA⋯ STVPPW
SDYSATCNGYv⋯ ⋯ ⋯ PPRFRATPLLHAC~QLTCSRTLI正．LSELL⋯ LLD
HN】咖 -F．GASD．R⋯ ⋯ MP￡ Pg；GY．工 WNDYTP⋯ ⋯ TII⋯ ．HQGNRFIAPP
mj 尼fLL．GAQN．R⋯ ⋯ MPR工 F． ， 瑚埘)YTP⋯ ⋯ TILS⋯ H．GNRFIAPP
HQEVMLF．CARD．R⋯ ⋯ MPRCRYGT．IInⅣNNDYT⋯ ⋯ ．TIIS⋯ O．GNRFIAPP
HEK F．GAND．口⋯ ⋯ MP RFG．．FHLVNNDYTA⋯ ⋯ TIIS⋯ Q．GNRFIAED
HEK【加 r ．GAND．R⋯ ⋯ MPRCRFGF．FMI．VHNDYTA⋯ ⋯ TIIS⋯ Q．GNP,FIAED
HN砾，HLL． SD．R⋯ ⋯ MPRCRHGY．F ^ ND’ P⋯ ⋯ TIIT⋯ O．GNRFIAP
HDKVHLL。GHSD．R⋯ ⋯ MPRCRHGY．F~；JqNHDYTH⋯ ⋯ TIYS⋯ Q．CoNRFLAP．~-I
HEKAVLL．GASD．R⋯ ⋯ MPRCRFGF．FQIVNNVYDRP⋯ ．．TILS⋯ Q．GHKn隐PD
HQ．m LPGhGDER⋯ ⋯ MP翱0Pd4GF．F YDKP⋯ ．．TILS⋯ Q．GNRFCAPD
嘲 KSITISGND．．R⋯ ⋯ NPRVRFQ{．Ⅵ {Lnn YSAIGVG SAKIY⋯ SE}琳 S
HD髓 ILlGHSDNNR⋯ ⋯ TP ．VHA W S⋯ ⋯ SGSLL⋯ SESNA订 ID啪
GS 兀，TGC_．~,AgNAH⋯ ⋯ D~／FQMNGGLTIRNYVGENI
GS n GGGARNAH⋯ ⋯ DI(；r目》 GG工TIRNⅣ GENIq豇Af氆CGN．EVQC~ ．KFVVEN"J
~；KGSLIGHSDR．．．．．．．．TPLIRFA．T．"v~4IINNYWDAQVLIQSS~ HNCPD
TPYSSTCGHRAPHSGGMKM IRAQ鹏 QLLVEGNDFENvAH
60
63
61
61
58
60
61
60
6l
61
S7
63
62
61
61
60
61
60
62
G1
6i
57
60
57
56
50
50
62
65
104
106
105
104
103
103
104
103
92
104
103
105
106
104
104
103
103
102
105
103
104
101
105
102
103
108
166
106
107
图 1 植物、真菌、细菌和线虫等生物部分的果胶酸裂解酶和果胶酸酯裂解酶保守区氨基酸序列比对
Fig．1 Alig,~mem of conBerved regions of d~[erent peetste aI pectin lyase8 from plant，llungi，bacteria，and nematodes
对独立的演化进程。图2中系统进化树虽然仅是用
来自动物、植物、真菌和细菌等4类不同生物的果胶
裂解酶保守区的氨基酸序列构建的蛋白树，但该树
一 定程度上也反映了动物、植物、真菌和细菌等4类
生物之间的相对独立的演化关系，提示该蛋白可以
作为物种亲缘关系研究的一个标记基因[47 】。
在 MP和 NJ树中，真菌来源的果胶酸裂解酶
(PeLA)为植物的果胶酸裂解酶类群的并系，未和细
菌来源的果胶酸裂解酶聚为一类，说明该果胶酸裂
解酶和植物来源的果胶酸裂解酶的亲缘关系要近于
细菌来源的果胶酸裂解酶和植物来源的果胶酸裂解
酶的亲缘关系。细菌(Pseudomonas syringae pv．to．
mato，DC3000)来源的果胶酸酯裂解酶(FelA)为真
菌的果胶酸酯裂解酶的并系，说明该细菌细菌来源
维普资讯 http://www.cqvip.com
武 汉 植 物 学 研 究 第 25卷
A1
B1
(3)
(3)
(6J
B2
Al，MPtree；A2，CO~ RSU8 MP慨 ；Bl，NJ ；B2，COISCnsu$tree NJtree．(1)nematode；(2)pectinlyaa~of bacteria；
(3)pectinlyase offangi；(4)pectatelya~e ofbacteria；(5)pectatelya．~e off~ngi；(6)pectatelyaae ofphnt
图 2 植物、真菌、细菌和线虫等生物部分的果胶酸裂解酶和果胶酸酯裂解酶系统演化分析
Fig．2 Phylogenetic trees of pectate lyases and pectin lyases from plant，f~．si，bacteria，an d nematode
的果胶酸酯裂解酶和真菌来源的果胶酸裂解酶的亲
缘关系要近于细菌来源的果胶酸酯裂解酶和细菌来
源的果胶酸裂解酶的亲缘关系。MP和 NJ树结果
还显示，在真菌的果胶裂解酶中，来 自A．nidulans的
果胶酸裂解酶与来 自植物的果胶酸裂解酶亲缘关系
一 方面要近于A．n／du／ans果胶酸裂僻酶与来 自真菌
的果胶酸酯裂解酶的亲缘关系，另一方面要近于真
菌果胶酸酯裂解酶与植物的果胶酸裂解酶的亲缘关
系 。
本文中MP树和 NJ树的结构有一定的差异，如
在 NJ树中来自细菌的果胶酸裂解酶首先和来自植
物的果胶酸裂解酶聚为一类，而在 MP树中来 自细
菌的果胶酸裂解酶首先和来自真菌的果胶酸酯裂解
酶聚为一类，导致这种差异的原因是源于 MP树和
NJ树的计算方法上的差异，但是本文中MP树和 NJ
树的拓扑结构未有明显的差异。
果胶酸酯裂解酶和细菌果胶酸裂解酶催化方式
虽然都是 B 肖旋法 ，果胶酸酯裂解酶催化的底物是
甲基化的果胶酸，果胶酸裂解酶催化的底物是未 甲
基化的果胶酸，底物的差异可能会导致关键部位氨
器 辫
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 赵庆新等：番茄 P56和部分来源多糖裂解酶家族 I的其它蛋白的系统演化分析 287
基酸发生差异，这可能是真菌果胶酸裂解酶和植物
果胶酸裂解酶亲缘关系比较近，细菌果胶酸酯裂解
酶和真菌果胶酸酯裂解酶亲缘关系比较近的原因之
。
有研究表明，花粉表达的果胶酸裂解酶序列和
来 自Erwinia的果胶酸裂解酶序列相似性较高 ，
其它一些研究 副报道细菌的果胶酸裂解酶的保守
区明显不同于植物和真菌的果胶酸裂解酶，这一点
与本研究结果相似。在本文中MP树和 NJ树都显
示真菌的果胶酸裂解酶是植物果胶酸裂解酶类群的
一 个并系，真菌果胶酸裂解酶和细菌果胶酸裂解酶
有较远的亲缘关系。
植物的果胶酸裂解酶异源表达一直未能成功，
使得植物果胶酸裂解酶在花粉萌发，维管束诱导分
化和果实成熟等方面的机理研究一直难以得到确切
的证据，从真菌来源发现与植物亲缘关系近的果胶
酸裂解酶，来模拟研究果胶酸裂解酶在相关植物生
理过程中的作用机制，可能是值得尝试的方法之一，
该方面的研究成果以后将在相关刊物上发表。
参考文献：
[1] Takami H，Nakasone K，Takaki Y，Maeno G，Sasaki Y，Masui N。
Fuji F，Hirama C，NakamuraY，Ogasawara N，Kuhara S，Horiko-
shi K．Complete genome [~：luence of the slksliphilic bacterium
Bac／／／us halodurans and genomic[~qLlence com~-iBon witIIBad／-
lus su6Ii【j]．Nucleic Acids Re*，2000，28：4317—4331．
[2] Buel C R，Joardar V，L／ndeberg M，Selengut J，Panlsen I T，
Gwinn M L，Dodson R J，Deboy R T，Durkin A S。Kolonay J F．
The complete genome [~quence of the Arabidopsis and tomato
pathosen Pseudomonas oe pv．tomato DC30[J]．Proc Nail
Acad USA，2003，100：10181—10186．
[3] Van Gijsegem F．Relationship between the pel genes of the pel—
ADE cluster in Erwinia chrysaathemi strain B374[J]．Mol Micro
boil，1989，3：1415—1424．
[4] Tamaki S J，Gold S，Robeson M，Manulis S，Ken N T．Structure
and organization ofthepel genes fromEnoinia chrysanthemiEC16
[J]．JBaaeriol，1988，170：3468—3478．
[5] Bentley S D，Chater K F，Cerdeno—Tarraga A M，Chalis G L．et
． Complete genome[~：luence of the model actinomycete Strepto-
myces c~licolorA3[J]．Nature，2002，417(6885)：141—147．
[6] BruMmann F，Ken N T．Cloning，[~qLlence and expression ofthe
pel genefrom arIAmy~lata[J]．Gene，1997，202S：45—51．
[7] Kusters—van Someren M，Flipphi M，De GraafL，Van den Breck
H，Kester H，Hinnen A，Visser J．Characterization oftheA,~-rsa-
lus rag~-pelB gene：structure and regulation of expression[J]．
Mol GenGenet，1992，234：113—120．
[8] Pickersgil R，Jenkins J，Haris G，Nasser W，Robert—Baudouy J．
The structure of Bac／／／us subt／／s pectate lyase in complex with
calcium[J]．Nat Strua Biol，1994，1：717—723．
[9]
[1O]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[2o]
[21]
[22]
[23]
Gysler C。Harmsen J A，Kester H C，Visser J，Helm J．Isolation
and structure ofthe pectinlyaseD—encoding genefromAspergillus
,ager[J]．~ene，1990，89：101—108．
Vries R P，Jansen J，Aguilar G，Parenicova L。Jcesten V，Wulfert
F，Benen J A，Viser J．Expression profiling of pectinolytic genes
from 剖x 站I n~er[J]．FEBS Let：，2002，530：41—47．
Kitamoto N，Yeshino—Yasuda S，Ohmiya K。Tsukagoshi N．A sec—
ond pectin lyase gene(pel2)fromasmrg／／us o ∞e KBN616：Its
sequence an alysis an d overexpresion，an d characterization of the
gone products[J]．JBiosdBioeng，2001，91：378—381．
Kitarnoto N，Yoshino—Yasuda S，Ohmiya K，Tsukagoshi N．Se-
quence analysisand overexpresion of a pectinlyase gone(pel1)
from Asperg／／us oryza~KBN6[J]．Biosci Biotechnol Biochem，
2001．65：209—212．
Ho M C，Whitehead M P，Clevelan d T E。Dean R A．Sequence a—
nslysis of theAsperg／lus n／du／aru pectatelyase pclA genean d ev-
idencefor binding of premoter[J]．Cur Genet，1995。27：142—
149．
Wei Y，Shih J，U J，Goodwin P H．Two pectin lyase genes。pnl-1
and pnl-2，from Colletotrichum gloeosporioides￡8p．?tl~oo,e difer
in a cellulose-binding domain and in their expression during in-
fection ofMagmapusi[J]．Microbiology，2002，148：2149—2157．
Templeton M D，Sharrock K R，Bowen J K，Crowhurst R N，Rik-
kerink E．The pectin lyase-encoding gene(phi)family from
Glomerd／a d 如Il0：characterization of pnlA and its exp ression
in yeast[J]．Ger ，1994，142：141—146．
Tabeta S，Kaneko T，Nakamura Y，et a1．Sequence and analysis
chromosome 5 of the plant Arabidopsis thaliana[J]．Nature，
20OO．40畦：823—826 ．
Kulikauskas R，McCormick S．Identification of the tobacco and
Arabidopsls homologues ofthe polen-expressed LAT59 gene ofto-
mato[J]．Plam Mol Biol，1997，34：809—814．
Haas B J，Volfovsky N，Town C D，Troukhan M，Alexandrov N，
Feldmann K A，Flavell R B，White O，Sslzbcrg S L．Ful—length
messen er RNA sequences greatly improve genome annotation
[J]．Cenome Biol，2002，3：BESEARCH0029．
Rogers H J，Harvey A．Lonsdsle D M．Isolation and chazacteriza-
tion of a t b8cco gene with homology to pectate lyase which is
specifcally expressed during microsporogenesis[J]．Plant Mol
Biol，1992，20：493—502．
Grifith I J，Pollock J，Klapper D G．，Rogers B L，Nault A K．Se．
quence polymorphism of Amb a I and Amb a I，the major slier-
gens in Ambros／a artem／s／fo／a(short ragweed)[J]． Arch Ab
lergyAppllmmsm~l，1991，96：296—304．
RafnarT，Grit~th I J，Kuo M C，Bond 1 F，Rogers B L，Klap~ r D
G，Cloning ofAmb a I(antigen E)，the major alergen family of
short ragweedpolen[J]．JBiol Chem，1991。266：1229—1236．
Wing R A，Yam aguchi J，Lambel S K，Ursin V M。McCorm ick S．
Molecular and genetic characterization of two pollen—expressed
genes that have 8e呵uence similarity to pectate lyases of the plan t
pathogenErwinia[J]．PlantMolBiol，1990，14：17—28．
Domingo C，Roberts K，Stacey N J，Conner：on I，Ruiz-Teran F
，
维普资讯 http://www.cqvip.com
288 武 汉 植 物 学 研 究 第 25卷
McCann M C．A pectate lyase from Zinnia elegam is auxin in—
ducible[J]．Plato J，1998，13：17—28．
[24] Popeijus H，Overma~H，Jones J，Blok V，Goverse A，Helder J，
Schots A，Bakker J，Smant G．Degradation ofplant cel wails by a
nematode[J]．Nature，2OOO，406：36～37．
[25] Huang G，Dong R，Alen R，Davi8 E L，Banm T J，Hussey R S．
Developmental expressionan dmolecularanalysis oftwoMeloido-
gTne noD pectate lyase genes[J]．1m J Paras／w／，2005，35：
685—692．
[26] Shevchik V，Robert—Baudouy J，Hugouviux—CoRe—Patat N．Pectate
lyase Pel 1 of Eminla chryamherM 3937 be longs to a new family
[J]．J Bac~iol，1997，179：7321-7330．
[27] StartM E，Mora~n P．Elimlnafive sprit of pectic substances by
phytopathogenic soft—rot bacteria[J]．＆ ，lce，1962，135：920—
92I．
[28] P6nm~elon M C M，Kelman A．Ecology of the soft rot Endn／as
[J]．Armu Reo Phytol~thol，1980，18：361—387．
[29] Keen N T，Dahlback D，Staskwicz B，Belser W．Molecular cloning
ofpectate lyase genes from Erwinia ehrysamhemi and their ex-
pression in gscher／chia cal[J]．J Bam,riol，1984，159：825—
831．
[30] Kelemu S，Collmer A．Endnia chrysanthemi EC16 produces a
second set ofplant—inducible pectate lyase isozymes[J]．AppI En-
vlronMicroblo1．1993，59：1756—1761．
[31] Lietske S E，Scaveta R D，Yoder M D，Jumak F．The refined
three-dimensional structure ofpectate lyase E from Erwinla cJl，y-
samherm at 2．2 Aaresolution[J]．PlantPhysiol，1996，111：73—
92．
[32] Lietzke S E，Yoder M D，Ken N T，Jurnak F．The threodimen—
sional structure of Imctate lyase E，a plan t virulence fac~r from
Emah／a cJl ∞ a耐[J]．PlantPhysiol，1994，106：849—862．
[33] Benen JA，KesterHC，ParenicovaL，Visser J．Characterization of
r pectate lyase A[J]．曰 ，39：15563—
15569．
[34] Pissavin C，Robert—Baudouy J．Hugouvieux—CoRe—PaRat N．Bio-
chemical characterization of the pectate lyase PelZ of Erwirda
幽 鲫舭 3937[J]．B／ocMmB／ophy~Acta，1998，13 ：188—
196．
[35] Mayans 0，Scot M，Conne~on 1，Gravesen T，Benen J，Visser J，
Piekersgil R，and Jenkins J．Two crystal structures ofpectin lyase
A fromAsperg／12us咖 revnal a pH driven conformational change
[36]
[37]
[38]
[39]
[4o]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]
an d striking divergence in the substratebinding clefts of pectin
and pectate lyases[J]．Structure，1997，5：677—689．
Vitali J，Schiek B，KesterHCM，Visser J，and Jumak J．Th ethree—
dimensional structure ofAspergiUus岍 pectin lyase B at 1．7 A
resolution[J]．Plant Physiol，1998，116：69—8o．
Wing R A，Yamaguehi J，Larabe l S K，Ur~in V M，McCormick S．
Molecular and genetic characterization of two pollen-expressed
genes that have sequence simi larity to pectate lyases of the plant
pathogen Erwinla[J]．Plant Mol Bio，1989，14：17～28．
Kulikan skas R，McCorm ick S．Identifcation of the tobacco and
Arab／dops／s homologues ofthe polen—expressed LAT59 gone ofto-
mato[J]．P／am Mol Bio，1997，34：809—814．
Taniguehi Y，Ono A，Sawatani M，Nanba M ，Kohno K，Usui M，
Kurimoto M，Matuhasi T．Cry j 1，a major alergen of Japanese ce．
dar poHen，has a pectate lyase enzyme activity[J]．A／ersy，1995，
50：90—93．
Domingo C，Roberts K，Stacey N J，Connerton 1，Ru6Az—TenL置n
F，MeCann M C．A pectate lyase from Zinnia elegans is auxin in—
ducible[J]．The Plant J，1998，13：17—28．
Milioni D，Sado P-E，Stacey N J，Domingo C，Roberts K，MeCann
M C．Diferential expression of cel-wall—related genes during the
formation ofnacbeary elements in the n mesophyU cell sys—
tsm[J]．Plant Mol Biol，2001，47：221—238．
Domfnguez—Pui6aner E，Uop 1，Vendrel M，Prat S．A eDNA
clone highly expressed in ripe ban ana fruit shows homology to
pectate lyases[J]．Plant Physlol，1997，114：1071～1076．
Medina—Escobar N，C rdenas J，Moyan o E，Cabalero J L，
MunAoz—Blanco J．Cloning molecular characterization and expres—
sion pattem ofa strawberry ripening—specifc eDNA witll 8e~lence
homology to pectate lyase from higher plants[J]．Plant Mol Biol，
1997 ，34 ：867—877．
Nunan K J，Davies C，Robinson S P．Fincher G B．Expression pat—
terns ofcell wal—mod ifying enzymes during grape beny develop—
ment[J]．P／anta，2001．214：257—264．
Wu Y，Qiu X，Dl S，Eriekson L．PO149．a new member of poHen
pectate lyase-like gene family from alfalfa[J]．Plant Molecular
Biology，1996，32：1037—1042．
YoderM D，ken N T，Jumak F．New domain motif motif：the
structure of pectate lyase lyase C，a secretod plant virulence factor
[J]．Sc~sTtce，1993，260：1503—1507．
维普资讯 http://www.cqvip.com