全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 4 期 2016 年 2 月

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芍药 FPPS 基因的克隆及生物信息学分析
徐 杰 1，高水平 2*，史国安 1，范丙友 1*
1. 河南科技大学农学院，河南 洛阳 471003
2. 河南科技大学林学院，河南 洛阳 471003
摘 要：目的 克隆芍药萜类物质生物合成关键酶法呢基焦磷酸合酶（farnesyl pyrophosphate synthase，FPPS）cDNA 全长
序列并对其进行生物信息学分析。方法 根据芍药转录组测序数据，设计一对特异性 PCR 引物，应用 RT-PCR 技术扩增出
芍药 FPPS 基因目标条带并克隆至 pMD18-T 载体上，菌落 PCR 和质粒 PCR 鉴定出阳性重组子后进行序列测定及序列同源
性搜索、分子系统进化树构建、结构域搜索及 3D 结构预测等生物信息学分析。结果 测序结果表明芍药 FPPS 基因全长 1 315
bp，含 60 bp 的 5’-UTR、1 050 bp 的 CDS 和 205 bp 的 3’-UTR，共编码 349 个氨基酸，GenBank 登录号为 KP708571；Blastn
和 Blastp 分析结果显示芍药 FPPS（KP708571）及其编码的蛋白（AKJ26301）在核苷酸水平和氨基酸水平上与多种植物的
FPPS 基因和 FPPS 蛋白具同源性；分子进化树分析结果表明芍药 FPPS 蛋白与其他物种 FPPS 蛋白的亲缘关系相对较远；预
测芍药 FPPS 蛋白相对分子质量为 40 200，等电点为 5.33，是一个定位于胞液、不含跨膜结构域、不含信号肽分子的亲水性、
稳定蛋白；发现芍药 FPPS 含有底物结合位点、底物-Mg2+结合位点、催化位点、富含天冬氨酸位点 1 及富含天冬氨酸位点 2
共 7 个保守结构域；3D 结构中 α-螺旋所占比例高且 α-螺旋之间由 β-转角（loop）相连接；中央腔（central cavity）由大约
10 个核心 α-螺旋排列而成。结论 首次从芍药中克隆了 FPPS 基因并对其进行了初步的生物信息学分析。
关键词：芍药；法呢基焦磷酸合酶；基因克隆；生物信息学分析；萜类物质
中图分类号：R282.12 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2016)04 - 0655 - 06
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.04.021
Cloning and bioinformatic analysis of FPPS gene from Paeonia lactiflora
XU Jie1, GAO Shui-ping2, SHI Guo-an1, FAN Bing-you1
1. College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China
2. College of Forestry, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China
Abstract: Objective To clone the full-length cDNA sequence which encodes one of the key enzymes of terpene biosynthesis, farnesyl
pyrophosphate synthase (FPPS) and analyze the bioinformation. Methods Based on the transcriptome data of Paeonia lactiflora (Pl), a
pair of specific PCR primers were designed. The objective PCR band of PlFPPS was successfully amplified using RT-PCR technique and
then it was cloned to pMD18-T vector. After clone and plasmid PCR characterization, the recombinants were sequenced and then a series
of bioinformatic analysis was carried out including sequence homology search, construction of molecular phylogenetic tree, domain
search, and 3D structure prediction, etc. Results Sequencing results showed that the full-length PlFPPS was 1 315 bp, which contained
60 bp 5’-UTR, 1 050 bp CDS, and 205 bp 3’-UTR. It encoded 349 amino acids and the accession number of GenBank was KP708571.
Blastn and Blastp analysis revealed that PlFPPS (KP708571) and its encoding protein (AKJ26301) had high homology with FPPS genes
and proteins from several plants at the nucleotide and amino acid levels. Phylogenetic tree analysis indicated that the genetic relationship of
PlFPPS with FPPS from other plants was relatively far. It predicted that the molecular weight and isoelectric point of PlFPPS were 40 200
and 5.33, which was a hydrophilic and stable protein, located in cytoplasm without transmembrane domain and signal peptide. It contained
seven conservative domains like substrate binding pocket, substrate-Mg2+ binding site, catalytic site, aspartate-rich region 1, and
aspartate-rich region 2. The proportion of α-helix in its 3D structure was high and the α-helix was linked by β-loop. The central cavity was
composed of 10 core α-helixes. Conclusion The full-length cDNA sequence of FPPS is cloned firstly from P. lactiflora and the
bioinformatic analysis is then carried out.
Key words: Paeonia lactiflora Pall.; farnesyl pyrophosphate synthase; gene cloning; bioinformatic analysis; terpene

收稿日期：2015-08-23
基金项目：国家自然科学基金资助项目（U1204323）；河南省科技厅国际合作项目（134300510052）
作者简介：徐 杰（1987—），男，河南沈丘人，硕士生，从事植物分子生物学研究。E-mail: comdisc@163.com
*通信作者 高水平（1976—），女，河南洛阳人，硕士，讲师，从事园林植物与观赏园艺研究。E-mail: gaoshuiping1949@163.com
范丙友（1974—），男，河南伊川人，博士，教授，从事植物分子生物学研究。E-mail: fanbingyou2005@163.com
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芍药Paeonia lactiflora Pall. (Pl) 为芍药科芍药属
芍药组多年生宿根草本植物，兼具观赏和药用价值[1]。
作为我国传统的中药材，芍药根可加工为赤芍
Paeoniae Radix Rubra 和白芍 Paeoniae Radix Alba，二
者均具有免疫调节、镇痛、镇静等作用[2]。赤芍和白
芍的主要药效成分有芍药苷（paeoniflorin）、氧化芍药
苷 （ oxypaeoniflorin ）、 苯 甲 酰 芍 药 苷
（benzoylpaeoniaflorin）、白芍苷（albiflorin）等双环单
萜类化合物、三萜类化合物、黄酮类化合物、挥发油
等物质[3-5]。植物体内萜类物质的生物合成有 2 条代谢
途径[6]，第 1 条为位于细胞质中的甲羟戊酸途径
（mevalonate pathway，MVA）[7]；第 2 条为位于质体
中的脱氧木酮糖-5-磷酸途径（1-deoxy-D-xylulose-5-
phosphate pathway，DXP）或甲基赤藓醇-4-磷酸途径
（methylerythritol-4-phosphate pathway，MEP）[8]。萜
类物质的代谢过程可分为 3 个阶段：中间体异戊烯基
焦磷酸（isopentenylpyro-phosphate，IPP）及其双键异
构 体 二 甲 基 烯 丙 基 焦 磷 酸 （ dimethylallyl
pyrophosphate，DMAPP）的生成、直接前体物质的生
成、萜类的生成及修饰[9]。法呢基焦磷酸合酶（farnesyl
pyrophosphate synthase，FPPS）是植物体内萜类物质
生物合成的关键酶[10]，高等植物体内 IPP 和 DMAPP
形成后，2 分子的 IPP 和 1 分子的 DMAPP 在 FPPS
的催化下头尾相连缩合形成 C15骨架的法呢基焦磷酸
（farnesyl diphosphate，FPP）。目前，已经从杯萼海
桑[11]、三七[12]和罗汉果[13]等多种植物中分离并克隆了
FPPS 的 cDNA 序列。本研究基于芍药转录组测序数
据（DRX027794），发现了一条与 FPPS 基因高度同源
的序列。本研究，应用 Primer Premier 5.0 软件设计了
一对特异性 PCR 扩增引物，基于 RT-PCR 技术成功扩
增出 PCR 产物，用常规方法对 PCR 产物进行了克隆
测序并对其进行了生物信息学分析。本研究为下一步
应用实时定量PCR技术分析芍药FPPS基因的时空表
达特性并鉴定其生物学功能奠定了基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料 “桃花飞雪”芍药花瓣采自河南科技
大学芍药园，由范丙友教授鉴定，带回实验室后液
氮速冻并立即置于−80 ℃冰箱备用。大肠杆菌菌株
DH5α 保存于洛阳市牡丹生物学重点实验室。
1.1.2 试剂 Recombinant DNase I、PrimerScriptTM
1st strand cDNA synthesis kit、Takara MiniBEST
Agarose Gel DNA Extraction Kit Ver. 4.0、克隆载体
pMD18-T、Premix TaqTM、DNA Ligation Kit Ver. 2.0、
DL 2000 DNA Marker 均购自于宝生物工程（大连）
有限公司，其余试剂均为进口或国产分析纯。
1.2 方法
1.2.1 引物设计 基于本课题组完成的芍药转录组
测序数据（DRX027794），利用 Primer Primer 5.0 软
件设计一对特异性 PCR 扩增引物 5’-AGAACAGG-
CATTTTTTTCCCAC-3’和 5’-TGATTCATTCCTTC-
CTCCAACC-3’，引物序列由北京华大基因研究中
心合成。
1.2.2 芍药总 RNA 的提取、纯化及 cDNA 的合成
采用 CTAB-LiCl 法[14]提取“桃花飞雪”芍药花瓣总
RNA，用 Recombinant DNase I 除去芍药总 RNA 样
品中的 DNA 污染，1.4%琼脂糖凝胶电泳检测总
RNA纯化效果。参照 PrimerScriptTM 1st strand cDNA
synthesis kit 说明书进行 cDNA 的合成。
1.2.3 芍药FPPS基因的RT-PCR扩增 RT-PCR反应
体系总体积为 50 μL，含 Premix Taq 25 μL，cDNA 2
μL，上游引物和下游引物各 2 μL，ddH2O 19 μL。PCR
扩增程序 98 ℃、10 s，55 ℃、30 s，72 ℃、60 s，共
30 个循环；1%琼脂糖凝胶电泳检测 PCR 扩增产物。
1.2.4 PCR 产物的克隆及测序 用 DNA 凝胶回收
试剂盒对 PCR 产物进行纯化回收并与 pMD18-T 载
体连接，随后将连接产物转化大肠杆菌 DH5α 感受
态细胞，对长出的单菌落进行菌落 PCR 检测，阳性
菌 37 ℃过夜培养，提取质粒并进行质粒 PCR 鉴定，
鉴定出的阳性重组子送至北京华大基因研究中心进
行测序。
1.2.5 序列分析 应用在线的 Blastn 和 Blastp 程序
（http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）在核苷酸水
平上和氨基酸水平上对芍药 FPPS 基因及其编码的
蛋白序列进行同源性分析；应用 DNAMAN 7.0 软件
对芍药 FPPS 蛋白序列及其同源序列进行多序列比
对分析。应用 MEGA 5.0 软件，采用 NJ 法构建分
子系统进化树。
1.2.6 芍药 FPPS 蛋白的物理特性预测 利用
Protparam 软件（http://cn.expasy.org/tools/ protparam.
html）分析相对分子质量、等电点等[15]；利用 DAS-
TMfilter（http://mendel.imp.ac.at/sat/DAS/DAS.html）
分析跨膜结构区域[16]；应用在线分析工具 SubLoc
（http://www.bioinfo.tsinghua.edu.cn/SubLoc/）分析亚细
胞定位[17]；利用 SignalP 软件（http://www.cbs.dtu.
dk/services/SignalP/）分析信号肽[18]。
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1.2.7 芍药 FPPS 蛋白的结构域分析 基于
SUPERFAMILY Sequence Search 在线工具（http://
supfam.org/SUPERFAMILY/hmm.html ）分析芍药
FPPS 蛋白序列；应用 CDD 数据库（http://www.
ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi）搜索芍药
FPPS 蛋白的结构域[19]。
1.2.8 芍药 FPPS 蛋白的 3D 结构预测 采用
Swiss-model（http://swissmodel.expasy.org/）同源建
模方法进行 3D 结构预测[20]。
2 结果与分析
2.1 芍药总 RNA 的提取及纯化
“桃花飞雪”芍药花瓣总 RNA 的 28 S 和 18 S
条带清晰，表明提取的总 RNA 完整性较好，经
DNase I 处理后总 RNA 样品中不含 DNA 污染（图
1），可以用于下一步 cDNA 的合成。



1-未纯化总 RNA 2-纯化后总 RNA M-Marker，下同
1-unpurified total RNA 2-purified total RNA M-Marker, same as below
图 1 芍药总 RNA 琼脂糖凝胶电泳图
Fig. 1 Agrose gel electrophoresis of total RNA extracted
from P. lactiflora
2.2 芍药 FPPS 基因的 RT-PCR 扩增
用反转录得到的芍药 cDNA 为模板，基于
RT-PCR技术用Ex Taq DNA聚合酶成功扩增出了一
条大小约为 1 300 bp 的 PCR 条带（图 2），所得片
段的大小与预期理论值一致。
2.3 芍药 FPPS 基因的克隆及测序
对转化后长出的单菌落进行菌落 PCR 检测，进
一步用质粒 PCR 鉴定阳性重组子（图 3），质粒 PCR
产物大小与预测片段大小一致，表明成功克隆了芍药
FPPS 基因。测序结果表明芍药 FPPS 基因 cDNA 全长
1 315 bp，包含 60 bp 的 5’-UTR、1 050 bp 的 CDS
（coding sequence，编码区）和 205 bp 的 3’-UTR；CDS
区涵盖起始密码子 ATG 及终止密码子 TAG，共编码
349 个氨基酸（图 4），GenBank 登录号为 KP708571。


图 2 芍药 FPPS 基因的 RT-PCR 扩增
Fig. 2 RT-PCR amplification of PlFPPS

图 3 质粒 PCR 鉴定阳性重组子
Fig. 3 Characterization of recombinants by plasmid PCR
2.4 序列分析
Blastn 在线分析结果表明芍药 FPPS 基因在核
苷酸水平上与多种植物的FPPS基因具高度同源性，
其中与毛果杨 Populus trichocarpa Torr. & Gray
（EF147135）、橡胶 Hevea brasiliensis (Willd. ex A.
Juss.) Muell. Arg.（AY135188）、白羽扇豆 Lupinus
albus L.（U15777）、西洋梨 Pyrus communis L.
（KF855953）、黄芪 Astragalus membranaceus (Fisch.)
Bunge （KP233831）、甘草 Glycyrrhiza uralensis
Fisch.（GQ214505）、茉莉 Jasminum sambac (L.)
Aiton（KM395813）FSPS 基因的同源性达 81%～
83%；Blastp 在线分析结果表明芍药 FPPS 蛋白
（AKJ26301）在氨基酸水平上与多种植物的 FPPS
蛋 白 具 高 度 同 源 性 ， 其 中 与 毛 果 杨
（ XP_002308751 ）、 茉 莉 （ AIY24422 ）、 橡 胶
（AAM98379、BAF98301、ABR09548）、假马齿苋
Bacopa monnieri (L.) Wettst（ADV03080）、中粒咖
啡 Coffea canephora Pierre ex Froehn（CDP04546）、
树棉 Gossypium arboreum L.（KHG28027）、雷蒙德
氏棉 Gossypium raimondii L.（XP_012445510）等植
物的 FPPS 蛋白同源性达 84%～89%；由此表明分
离的序列即为 FPPS 基因。
M 1 2
2 000 bp
1 000 bp
750 bp
250 bp
100 bp
M 2
5 000 bp
3 000 bp
2 000 bp
1 500 bp
1 000 bp
750 bp
500 bp
250 bp
100 bp
M 1 2
5 000 bp
3 000 bp
2 000 bp
1 500 bp
1 000 bp
750 bp
500 bp
250 bp
100 bp
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芍药 FPPS 蛋白（AKJ263 01）与毛果杨
（XP_002308751）、茉莉（AIY24422）、橡胶
（AAM98379）、假马齿苋（ADV03080）FPPS 的蛋
白多序列比对分析结果见图 5，序列相似性达
90.54%，表明 FPPS 蛋白的氨基酸序列在不同物种之
间较为保守。为了探索芍药 FPPS 蛋白与其他近缘植
物 FPPS 的进化关系，选取来自橡胶、毛果杨、树棉、
茉莉、假马齿苋、辣薄荷 Mentha × piperita Linn. 等
物种的 9 个 FPPS 序列，基于完整的氨基酸序列构
建 NJ 进化树（图 6）。结果表明 9 个 FPPS 聚合成 2
个分枝，茉莉、假马齿苋、辣薄荷 FPPS 蛋白形成 1
个分枝，它们与芍药 FPPS 亲缘关系较远；来
a g a a c a g g c a t t t t t t t c c c a c g a a c t c t t t c g c t t t c t c t c a t a t a t a a a a a t a c a a a c A T G G C T G A C G T G A A T G G A A C C A G G A T G G A T 9 0
M A D V N G T R M D 10
C T G A G G T C A A A G T T T T T G A AT G TATA C T C C G T T C T G A A AT C G G A G C T C C T T G AT G AT C C T G C T T T T G A AT T C A C C A AT G A AT C T C G T C A A 1 8 0
L R S K F L N V Y S V L K S E L L D D P A F E F T N E S R Q 4 0
T G G G T C G A G C G G AT G C T G G A C TATA A C G T T C C T G G A G G TA A G T T G A A C A G A G G A C T C T C T G T TAT T G A C A G C TA C C A A AT C C TA A A G G AT 2 7 0
W V E R M L D Y N V P G G K L N R G L S V I D S Y Q I L K D 7 0
G G G A A G G A A C T TA C T G A A G A A G A G ATAT T T C TA A C A A G T G C T C T T G G T T G G T G TAT T G A AT G G C T C C A A G C ATAT T T C C T T G T T C T T G AT 3 6 0
G K E L T E E E I F L T S A L G W C I E W L Q A Y F L V L D 1 0 0
G ATAT TAT G G A C G G T T C T C A C A C A C G A C G C G G T C A G C C T T G T T G G T T C A G AT T G C C TA A G G T T G G T C T TAT C G C A G C TA AT G AT G G A AT T 4 5 0
D I M D G S H T R R G Q P C W F R L P K V G L I A A N D G I 1 3 0
ATA C T T C G C A A C C ATAT C C C TA G G AT T C T G A A A A A C C A C T T TA G A G A A A G G A G T TAT TA C G T G G AT C T T C T G G AT T T G T T TA AT G A G G T G 5 4 0
I L R N H I P R I L K N H F R E R S Y Y V D L L D L F N E V 1 6 0
G A AT T C C A A A C A G C T T C A G G A C A G AT G ATA G AT T T G AT TA C TA C A C T T G A A G G A G A A A A A G AT C T G T C C A A ATA C T C AT T G T C A C T T C A C 6 3 0
E F Q T A S G Q M I D L I T T L E G E K D L S K Y S L S L H 1 9 0
C G T C G C AT T G T T C A AT T C A A G A C T G C T TA C TA C T C AT T T TA C C T T C C G G T T G C AT G C G C AT T G G T TAT G T C G G G T G A G A AT C T G G A C A A C 7 2 0
R R I V Q F K T A Y Y S F Y L P V A C A L V M S G E N L D N 2 2 0
C A C G T T G C T G T G A A G G A C AT T C T T G T T G A G AT G G G G A C T TAT T T T C A A G TA C A G G AT G AT TAT C T G G AT T G C TA C G G T G A G C C T G A A A A G 8 1 0
H V A V K D I L V E M G T Y F Q V Q D D Y L D C Y G E P E K 2 5 0
AT T G G A A A G AT T G G A A C A G A C AT T G A A G AT T T C A A G T G C T C G T G G AT G G T C G T G A A A G C AT T G G A A C T C T G TA AT G A G G A A C A G A A G A A A 9 0 0
I G K I G T D I E D F K C S W M V V K A L E L C N E E Q K K 2 8 0
ATAT TA C AT G A A C A C TAT G G G A A A G C A G A C C C A G C T G AT G T T G C A A A A G T G A A G G C C C T T TATA AT G A A C T T G AT C T T C A G G G T G TAT T T 9 9 0
I L H E H Y G K A D P A D V A K V K A L Y N E L D L Q G V F 3 1 0
G C C G A G TAT G A G A A C A A G A G C TAT G A G A A A C T G ATA A C C T C C AT T G A A G C A C AT C C A A G C A A A G C A G T G C A A G C A G T G T T G A A G T C C T T C 1 0 8 0
A E Y E N K S Y E K L I T S I E A H P S K A V Q A V L K S F 3 4 0
T T G G G T A A G A T A T A C A A G A G G C A G A A A T A G a g g a g a t t c a a g a a c g t t g c g g a g a a a a t a g g t t g c g c t c a g g a g g t a t c t c a t g a t t c t 1 1 7 0
L G K I Y K R Q K * 3 4 9
cccgctttgtagtttgtatttataaacgatttcactttgattttttttaaatcacgggatgctccatttggtagtttgtacttaggaggt 1 260
atcatcttttttcttttttctttttcgcttaatggttggaggaaggaatgaatca 1 315
ATG 为起始密码子，TAG 为终止密码子
ATG is start codon, TAG is stop codon
图 4 芍药 FPPS 基因核苷酸及编码的氨基酸序列
Fig. 4 Nucleotide sequences of FPPS gene and its encoded amino acids in P. lactiflora
60 芍药AKJ26301
53 毛果杨XP_002308751
60 茉莉AIY24422
53 橡胶AAM98379
60 假马齿苋ADV03080
M
.
M
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M
A
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A
.
A
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.
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120 芍药AKJ26301
113 毛果杨XP_002308751
120 茉莉AIY24422
113 橡胶AAM98379
120 假马齿苋ADV03080
V
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图 5 芍药 FPPS 与近缘物种 FPPS 蛋白的多序列比对
Fig. 5 Multiple sequence alignment of FPPS among P. lactiflora and other closely related plants

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中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 4 期 2016 年 2 月

• 659 •

图 6 FPPS 的分子系统进化树
Fig. 6 Phylogenetic tree of FPPS protein
自橡胶的 3 个 FPPS 的亲缘关系较近，它们与毛果
杨、树棉 FPPS 聚合成 1 个亚分，芍药 FPPS 独立地
形成 1 个亚分，这与芍药属独立成科[21]的形态学分
类地位较为一致。
2.5 芍药 FPPS 蛋白物理特性预测
预测芍药肌动蛋白的相对分子质量为 40 200，
等电点为 5.33，分子式为 C1816H2825N469O533S14，平
均亲水性（grand average of hydropathicity，GRAVY）
为−0.269，表明为亲水蛋白；预测芍药 FPPS 蛋白
是一个亚细胞定位于胞液[22]、不含跨膜结构域、不
含信号肽分子的亲水性、稳定蛋白。
2.6 芍药 FPPS 蛋白的结构域分析
SUPERFAMILY Sequence Search 在线分析结果
表明芍药 FPPS 蛋白属于异戊烯基二磷酸合酶
（isoprenyl diphosphate synthases）家族，隶属于萜类
合酶（terpenoid synthases）超级家族。CDD 数据库
搜索结果表明，芍药 FPPS 蛋白含底物结合位点
L92Y95F96L97L99D100D101M103D104R109R110Q168D171K197
T198Y201D239D240D243K253D257K262、底物-Mg2+结合位点
D100D101D104R109R110D171K197D239D240D243K253D257K262、
活性位点盖残基 S106H107T108R109R110G111Q112P113 C114
W115F116R117L118P119K120G246E247K253I254G255T256D257
D260F261K262C263S264、链长度决定区 Y95F96L97V98 L99
D100D101I102M103D104、催化位点 D100D101D104 R109R110
K197D239D240、富含天冬氨酸区 1 D100D101D104R109 R110
D171K197、富含天冬氨酸区 2 D239D240D243K253D257
K262 7 个保守结构域。
2.7 芍药 FPPS 蛋白结构预测
芍药 FPPS 蛋白与 PDB（Protein Data Bank，蛋
白质结构数据库）中绢蒿 Artemisia spiciformis
Osterh 的重组 FPPS 嵌合体蛋白（PDB 序列号 4kk2）
高度同源[23]。模拟出的芍药 FPPS 蛋白的 3D 结构
见图 7，表明芍药 FPPS 以二聚体形式聚合，α-螺旋
所占比例高，α-螺旋之间由 β-转角（loop）相连接，

图 7 芍药 FPPS 蛋白的 3D 结构预测
Fig. 7 3D structure prediction of PlFPPS
中央腔（central cavity）由大约 10 个核心 α-螺旋排
列而成。
3 讨论
本 研 究 基 于 芍 药 转 录 组 测 序 数 据
（DRX027794），发现了一条与 FPPS 基因高度同源
的序列，应用 Primer Premier 5.0 软件设计了一对特
异性 PCR 引物，基于 RT-PCR 技术克隆了芍药 FPPS
基因。测序结果表明芍药 FPPS 基因全长 1 315 bp，
包含 60 bp 的 5’-UTR、1 050 bp 的 CDS 和 205 bp
的 3’-UTR，共编码 349 个氨基酸，GenBank 登录号
为 KP708571；序列同源性分析表明芍药 FPPS
（KP708571）及其编码的蛋白（AKJ26301）在核苷
酸水平和氨基酸水平上与多种植物的 FPPS 基因和
FPPS 蛋白具高同源性；分子进化树构建结果表明芍
药 FPPS 蛋白与其他物种 FPPS 蛋白的亲缘关系较
远；预测芍药 FPPS 蛋白的相对分子质量为 40 200，
等电点为 5.33，是一个亚细胞定位于胞液、不含跨
膜结构域、不含信号肽分子的亲水性、稳定蛋白；
结构域分析表明芍药 FPPS 含有底物结合位点、底
物-Mg2+结合位点、催化位点、富含天冬氨酸位点 1
及富含天冬氨酸位点 2 共 7 个保守的结构域；其 3D
结构中 α-螺旋所占比例高且由 β-转角相连接；中央
腔由大约 10 个核心 α-螺旋排列而成。本研究结果
为下一步基于实时定量 PCR 技术分析芍药 FPPS 基
因时空表达特性及其调控芍药萜类物质生物合成机
制奠定了一定基础。然而，克隆所得到的基因能否
通过转基因技术提高其萜类化合物的量还有待于进
一步研究。
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芍药（AKJ26301）

橡胶（AAM98379）
橡胶（BAF98301）

橡胶（BR09548）
毛果杨 XP_002308751
树棉（KHG28027）

茉莉 AIY24422

假马齿苋（ADV03080）

辣薄荷（AAK63847）
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 4 期 2016 年 2 月

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