全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 24 期 2015 年 12 月

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• 药材与资源 •
穿心莲香叶基香叶基焦磷酸合成酶基因的克隆与表达
王晓云 1, 2，陈 蓉 3，张恩慧 1，钟国跃 1, 2*
1. 江西中医药大学江西民族传统药现代科技与产业发展协同创新中心，江西 南昌 330004
2. 江西省中药种质资源工程技术研究中心，江西 南昌 330004
3. 桂林医学院，广西 桂林 541004
摘 要：目的 从穿心莲中克隆穿心莲内酯合成途径中的香叶基香叶基焦磷酸合成酶（geranylgeranyl diphosphate
synthase，GGPS）基因，并进行组织表达等特征研究。方法 采用 CTAB-LiCl 法从穿心莲茎和叶中提取总 RNA，简并
引物扩增获得保守区段，RACE 法获得基因全长，ProtParam 等软件分析基因特征，实时荧光 PCR 法检测不同发育时期
穿心莲茎和叶中基因的表达。结果 获得了一个长 1 047 bp 的 GGPS 基因，编码一条由 348 个氨基酸组成的蛋白质序
列，与长春花的 GGPS 蛋白亲缘关系较近，N 端含有一个由 47 个氨基酸构成的质体信号肽。在穿心莲的茎和叶中，GGPS
基因在花蕾期表达量较高，初花期降低；到了花果混合期表达量升高，青果期下降。表明穿心莲花蕾期和花果混合期相关代
谢成分的合成可能更活跃。结论 从穿心莲中克隆了 GGPS 基因，为开展穿心莲内酯合成途径的调控奠定了基础。
关键词：穿心莲；穿心莲内酯；生物合成途径；GGPS 基因；克隆；表达
中图分类号：R282.12 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2015)24 - 3727 - 07
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.24.020
Cloning and tissue expression of geranylgeranyl diphosphate synthase gene from
Andrographis paniculata
WANG Xiao-yun1, 2, CHEN Rong3, ZHANG En-hui1, ZHONG Guo-yue1, 2
1. Collaborative Innovation Center for the Modern Technology and Industrial Development of Jiangxi Minority Traditional
Medicine, Nanchang 330004, China
2. Chinese Medicine Germplasm Resource Engineering Technology Research Center of Jiangxi Province, Nanchang 330004, China
3. Guilin Medical University, Guilin 541004, China
Abstract: Objective Andrographolide is the main bioactive substance in Andrographis paniculata, and popularly used as
active pharmaceutical ingredient (API). We have cloned the gene encoding geranylgeranyl diphosphate synthase from A.
paniculata and characterized its tissue expression pattern. Methods Total RNA was extracted with CTAB-LiCl extraction
method; Conserved fragment was amplified and cloned with degenerated primers, and a full length ORF encoding
geranylgeranyl diphosphate synthase was obtained with RACE method and analyzed by bioinformatic softwares, e.g. ProtParam.
Tissue expression pattern was predicted with real time PCR. Results We have cloned a 1 047 bp GGPS gene encoding a
sequence with 348 amino acids. This amino acid sequence contained a plastid targeted N-terminal signal peptide and has high
similarities with the GGPS protein from Catharanthus roseus. The GGPS gene has expressed in a dynamic state in stems and
leaves of A. paniculata. The expression reached a high level at bud stage, then decreased at early flowering stage, increased at
flowering and early seed setting stage again, and finally decreased at seed setting stage. Considering the above expression
characteristics, biosynthesis of metabolites regulated by GGPS was deduced more active at bud stage and flowering and early
seed setting stage. Conclusion GGPS is a key enzyme in biosynthesis of andrographolide. We have cloned the GGPS gene from
A. paniculata, and provide a sharp tool in genetic engineering of andrographolide biosynthsis pathway.
Key words: Andrographis paniculata (Burm. f.) Nees; andrographolide; biosynthsis pathway; GGPS gene; cloning; expression

收稿日期：2015-09-13
基金项目：基于遗传与环境的穿心莲品质保障技术示范研究（2012BAI29B02）
作者简介：王晓云（1971—），女，副教授，主要从事中药资源与分子生药学研究。Tel: (0791)87118873 E-mail: wxy20052002@aliyun.com
*通信作者 钟国跃，研究员，主要从事中药资源、质量评价与民族药研究。Tel: (0791)87118873 E-mail: zgy1037@163.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 24 期 2015 年 12 月

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穿心莲 Andrographis paniculata (Burm. f.) Nees
为爵床科一年生草本植物，有清热解毒、抗炎、消
肿止痛作用。穿心莲内酯是穿心莲的主要活性成分，
属于二萜类化合物，国内已经利用穿心莲内酯开发
出多种中药产品，包括天津天士力制药股份有限公
司研制开发的穿心莲内酯滴丸、哈药集团三精制药
股份有限公司生产的穿琥宁注射液等，这些中药制
剂在避免滥用抗生素方面发挥了一定的作用[1]。穿
心莲属于热带植物，原产于印度半岛和斯里兰卡，
由于其野生资源匮乏和重要的药用价值，在印度、
斯里兰卡等被列为严禁出口的保护物种。我国的穿
心莲系外来引种栽培物种，药用首见于《岭南采药
录》（1932 年），以“春莲秋柳”之名记载[2]，引种
栽培至少已有 80 余年的历史，现广西、广东、福建、
海南、安徽、四川、陕西等省份均有种植，除作药
材外，也用作穿心莲内酯的生产原料。然而，有研
究表明，不同产地穿心莲药材质量差异显著，穿心
莲内酯的量相差 5～6 倍[3]。另一方面，由于各地引
种穿心莲的种源单一，穿心莲严格的自花授粉特性
也阻碍了其遗传物质交流，使得我国穿心莲的种质
遗传多样性水平很低[4]，种群适应性较弱。另外，
上述各穿心莲种植地的生态环境也存在较大的差
异，提示穿心莲中穿心莲内酯的量系受到穿心莲内
酯体内生物合成水平和产地生态因子的双重影响。
因此，探讨穿心莲内酯的生物合成途径，具有重要
意义。
穿心莲内酯在穿心莲的茎、叶片和根系培养物
中均可合成[5-8]。研究表明，穿心莲内酯的生物合成
有 2条途径，一条为甲羟戊酸（mevalonic acid，MVA）
途径，定位在细胞质中；另一条为 2-C-甲基-D-赤藓糖
醇-4-磷酸（2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate，MEP）
途径，发生于质体中。在这 2 条途径中，香叶基香
叶基焦磷酸（geranylgeranyl dilphosphate，GGPP）
是穿心莲内酯合成的前体，它是在香叶基香叶基焦
磷酸合成酶（geranylgeranyl diphosphate synthase，
GGPS）的作用下，由法尼基焦磷酸（ farnesyl
diphosphate， FPP）加上一个异戊烯基焦磷酸
（isopentenyl diphosphate，IPP）基团后产生的。有
学者克隆了 GGPS 基因的片段，进一步检测结果表
明，GGPS 基因的表达量与穿心莲内酯的合成量呈
现高度正相关[9]。本研究利用 RACE 技术，从穿心
莲中克隆了 GGPS 基因的全长序列，并研究其在穿
心莲茎、叶发育不同阶段的表达情况，为穿心莲内
酯合成途径的调控奠定基础。
1 材料与仪器
1.1 材料
2015 年购买穿心莲种子，6 月份种植在江西中
医药大学神农园中，长成植株后，经江西中医药大
学钟国跃研究员鉴定为爵床科植物穿心莲
Andrographis paniculata (Burm. f.) Nees。
1.2 仪器
PCR 扩增在 Bio RadPCR 仪（C1000 Touch）
上 进 行 ， 在 Bio Rad 化 学 发 光 成 像 系 统
（ChemiDocXRS+）上检测扩增条带。连接产物的电
击转化在 BTX 电穿孔仪（Gene Pulser Xcell）上进
行。基因表达分析在 Applied Biosystems ViiA7
Real-Time PCR System 上进行。
1.3 试剂
CTAB、LiCl、PVP K25、Tris-HCl、EDTA、
β-巯基乙醇、DEPC、氯仿、异戊醇、NaAc 等总
RNA 提取所用化学试剂以及核酸电泳所用试剂
均为分析纯，购自生工生物工程（上海）股份有
限公司。
胶回收试剂盒购自上海捷瑞生物工程有限
公司。Roche 逆转录试剂盒（Transcriptor cDNA
Synth. Kit 2）、Roche FS Universal SYBR Green
Master 购自南昌东湖强生生物试剂经营部。
SYBR Green 染料、SMARTerTM RACE cDNA 扩
增试剂盒、克隆载体、连接酶、大肠杆菌菌株、
Tks Gflex DNA 聚合酶等其他分子生物学试剂均
购自宝生物工程（大连）有限公司。PCR 产物和
阳性单克隆测序由北京鼎国昌盛生物技术有限
责任公司完成。所有引物均由苏州泓迅生物科技
有限公司合成（表 1）。
2 方法
2.1 总 RNA 的提取
取穿心莲植株地上部分，按文献方法[10]提取总
RNA，用 1%琼脂糖凝胶电泳检测提取产物，用于
克隆全长基因。采用 Roche 逆转录试剂盒
（Transcriptor cDNA Synth. Kit 2）获得 cDNA，每个
样品的总体积 20 μL。首先在 12 μL 总 RNA 中加入
1 μL Anchored-oligo（dT）18 Primer，轻轻混匀后，
在 65 ℃反应 10 min；然后再加入 4 μL Buffer，0.5
μL RNase Inhibitor，2 μL dNTP mix，0.5 μL 反转录
酶，轻轻混匀，在 55 ℃放置 30 min 后，转为 85 ℃
反应 5 min，4 ℃终止反应。
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表 1 克隆 GGPS 基因所用的引物
Table 1 Primers used in GGPS gene cloning
引物用途 引物名称 引物序列(5’→3’)
GGPS-F1 GAYGAYCTNCCNTGYATGGA
GGPS-R1 ATRTCRTCMACHACYTGRAA
GGPS-F2 CAYACBATGTC IYTMRTICA
扩增保守区段[8]
GGPS-R2 TIACRTCRAGAATRTCRTCHA
UPM long CTAATACGACTCACTATAGGGCAAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT
UPM short CTAATACGACTCACTATAGGGC
5’PCR Primer IIA AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT
AP-GGPS-3’ GGCAGGGCAAGTGGTGGACATATGTT
CTG0074 R1 CCGTCTTCCCCAGCTCCTCC
扩增 3’和 5’端
CTG0074 R2 GACTCTGTCGCACCTCCCAAT
2.2 克隆保守区段
按照文献方法[11]进行 2 轮 PCR 扩增，反应总体
积 20.0 μL，包括 cDNA 产物 1.0 μL，10×Ex Taq
buffer 2.0 μL，dNTP mix（10 mmol/L）1.6 μL，上
下游引物（第 1 轮为 GGPS-F2 和 GGPS-R2，第 2
轮为 GGPS-F1 和 GGPS-R1，10 μmol/L）各 5 μL，
ExTaq 0.3 μL 和 5.1 μL ddH2O。第 1 轮 PCR 扩增条
件为 95 ℃、5 min；94 ℃、1 min，30 ℃、3 min，
72 ℃、1 min，20 个循环；72 ℃、10 min。第 2 轮
PCR 扩增条件为 95 ℃、5 min；94 ℃、1 min，30
℃、3 min，72 ℃、50 s，35 个循环；72 ℃、10 min。
反应结束后，用 1%琼脂糖凝胶电泳检测产物。切
胶回收清晰的条带后，进行测序。
2.3 反转录获得 cDNA
按照 SMARTerTM RACE cDNA 扩增试剂盒说
明书，制备 5’RACE cDNA 和 3’RACE cDNA，分别
用于 5’RACE 和 3’RACE 反应。在配制反转录体系
时，根据文献方法[12]使用了海藻糖（trehalose）和
甜菜碱（betaine），因而对说明书中的反转录体系略
加改动。
2.4 配制引物工作液
UPM 引物需要配制成 10 倍混合液。先把 UPM
Long 和 UPM Short 引物稀释成 10 μmol/L，取 UPM
Long 引物 4 μL，UPM Short 引物 20 μL，最后加入
76 μL 灭菌水，混合即成 10×UPM 引物工作液。其
他引物均配制成 10 μmol/L 工作液。
2.5 3’RACE 反应
采用巢式 PCR 扩增 3’端序列。在第 1 轮扩增反
应中，首先配制总体积为 40.5 μL 的 Master mix，由
34.5 μL ddH2O、5.0 μL 10×Advantage 2 PCR buffer、
1.0 μL 50×Advantage 2 polymerase mix 组成。然后在
Master mix 中分别加入 2.5 μL 3’RACE cDNA 和 5.0
μL 10×UPM 引物，使得总体积达到 50.0 μL。PCR
扩增条件为 94 ℃、30 s，72 ℃、3 min，5 个循环；
94 ℃、30 s，70 ℃、30 s，72 ℃、3 min，5 个循环；
94 ℃、30 s，68 ℃、30s，72 ℃、3 min，25 个循
环；72 ℃、10 min。将第 1 轮 PCR 产物用 TE 稀释
50 倍，取 2.5 μL 用作模板，分别加入 41.5 μL Master
mix，1.0 μL 5’Primer II A 引物（10 μmol/L）和
AP-GGPS-3’引物（10 μmol/L），总体积 50.0 μL，进
行第 2 轮 PCR。扩增条件为 94 ℃、30 s；68 ℃、
30 s，72 ℃、3 min，20 个循环；72 ℃、10 min。
反应结束后，用 1%琼脂糖凝胶电泳检测产物。
切胶回收清晰的条带后，进行 TA 克隆，筛选阳性
单克隆后测序。
2.6 5’RACE 反应
使用 TaKaRa Tks Gflex DNA 聚合酶进行 2 轮巢
式 PCR 扩增。第 1 轮扩增的反应总体积为 50.0 μL，
包括 2.5 μL 5’RACE cDNA，25.0 μL 2×Gflex PCR
buffer（Mg2+，dNTP plus），1.0 μL Tks Gflex DNA
Polymerase（1.25 U/μL），0.5 μL 10×UPM 引物，1.0 μL
CTG0074 R1 引物（10 μmol/L）和 15.5 μL ddH2O；
第 2 轮扩增的反应总体积为 50.0 μL，包括 1.0 μL 第 1
轮 PCR 反应液，25.0 μL 2×Gflex PCR buffer（Mg2+，
dNTP plus），1.0 μL Tks Gflex DNA Polymerase（1.25
units/μL），1.0 μL 5’PCR Primer IIA 引物和 CTG0074
R2 引物（10 μmol/L），21.0 μL ddH2O。2 轮 PCR 扩
增条件均为 94 ℃、1 min；98 ℃、10 s，55 ℃、15 s，
68 ℃、1 min，30 个循环。
反应结束后，用 1%琼脂糖凝胶电泳检测产物。
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切胶回收清晰的条带后，进行 TA 克隆，筛选阳性
单克隆后测序。
2.7 GGPS 基因的拼接、扩增和生物信息学分析
利用 CodonCode Aligner 软件进行序列拼接。
根据拼接后的序列，设计两侧引物，从穿心莲 cDNA
中进行全长序列的扩增。用 1%琼脂糖凝胶电泳检
测扩增产物。切胶回收清晰的条带后，进行 TA 克
隆，筛选阳性单克隆后测序。
BioEdit 软件进行开放阅读框（open reading
frame，ORF）编码氨基酸序列的翻译，NCBI 网站
上的 Conserved Domain Search 程序（http://www.
ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi）进行保守
结构域分析，BlastP 程序（http://www.ncbi.nlm. nih.
gov/BLAST/）做同源性搜索。采用 ProtParam 软件
（http://au.expasy.org/tools/protparam.html）计算蛋白
质的相对分子质量和等电点，预测一级结构。采用
DNAMAN 软件进行蛋白质的多序列比对，
MEGA6.06 软件构建系统进化树。用 ChloroP 1.1
Server软件（http://www.cbs.dtu.dk/services/ChloroP/）
鉴定蛋白质的叶绿体定位信号序列。
2.8 GGPS 基因表达分析
在花蕾期、初花期、花果混合期、青果期，分
别取穿心莲植株的地上部分，分离茎和叶，分别提
取总 RNA，用于基因表达分析。每个时期各取 3 株。
总 RNA 提取和反转录方法同上。
采用 SYBR Green 染料法，进行实时荧光定量
RT-PCR 反应，总体积为 10 μL，GGPS 基因的扩增引
物 为 5’-GAGCAGAAATAACCAGCCATCA-3’ 和
5’-CGGTAGAATAGATCAAATCGCAGT-3’，预期产
物大小为 207 bp；根据穿心莲 18S 核糖体 RNA 基
因序列（GenBank：FJ002343.1）设计内参引物
5’-TTTCTGCCCTATCAACTTTCGA-3’和 5’-CTGC-
CTTCCTTGGATGTGGT-3’，预期产物大小为 125
bp。扩增程序是 95 ℃、10 min；95 ℃ 15 s，60 ℃、
30 s，72 ℃、30 s，40 个循环；熔解曲线是 95 ℃、
15 s，60 ℃、1 min，95 ℃、15 s。
每个模板每次扩增 3 个复孔。实验重复 3 次，
采用比较 CT 值法[13]在 Excel 软件上分析相对表达
量，通过单因素方差分析检验数据的差异显著性。
3 结果与分析
3.1 总 RNA 提取
利用无液氮法，提取获得了质量较好的穿心莲
总 RNA（图 1）。


M-Marker 1-总 RNA
M-Marker 1-total RNA
图 1 穿心莲总 RNA
Fig. 1 Total RNA extracted from A. paniculata
3.2 保守区段扩增和 RACE
保守区段扩增后，经琼脂糖凝胶电泳检测产物，
略小于 500 bp 处有一条带。回收后，直接进行测序，
获得 408 bp 保守区段。采用巢式 PCR 进行 3’RACE
扩增，在 500 bp 左右各有一条带；采用巢式 PCR
进行 5’RACE 扩增，在约 1 kb 处有条带。
根据 RACE 结果，利用两侧引物进行扩增后，获
得一条长 1 440 bp 的DNA 序列，包含一个由 1 047 个
核苷酸组成的 GGPS 基因的完整开放阅读框，编码 1
条由 348 个氨基酸组成的蛋白质序列（图 2）。
3.3 GGPS 基因生物信息学分析
ProtParam 软件分析结果表明，GGPS 蛋白的肽链
由 20 种氨基酸组成，分子式为 C1648H2665N449O502S18，
理论相对分子质量为 37 378，等电点（pI）为 5.18，
其中 Ala（12.4%）和 Leu（10.9%）量较高，Trp（0.3%）、
Tyr（1.4%）和 Gln（1.7%）量较低。Ala、Trp 分别
为 43 个（12.4%）和 1 个（0.3%）。带负电荷的氨
基酸（Asp＋Glu）共 49 个，带正电荷的氨基酸
（Arg＋Lys）有 36 个。不稳定指数 43.91，表明属于
不稳定蛋白质。总平均疏水指数为 0.078。
保守结构域分析结果表明（图 3），GGPS 蛋白
序列中包含 1 个反式-类异戊烯基焦磷酸合成酶
（trans-isoprenyl diphosphate synthase）超家族的保守
结构域。
亚细胞定位分析结果表明，GGPS 基因所编码
氨基酸序列的 N 端包含 1 个由 47 个氨基酸构成的
信号肽序列，可能定位于叶绿体或其他质体中。
序列比对结果表明，GGPS 蛋白序列的 N 端保
守性较低，中间部分和 C 端保守性高；133～149
位和266～278位分别是2个多聚异戊二烯基合成酶
的特异序列 LIhDDlpcmDnddlRRG 和 IGllFQVvDD-
IlD（图 4）。
2 000 bp
1 000 bp
750 bp
500 bp
250 bp
100 bp
M 1
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图 2 GGPS 基因编码的氨基酸序列
Fig. 2 Amino acid sequence of GGPS gene

图 3 GGPS 基因所编码氨基酸序列的保守结构域
Fig. 3 Deduced conserved domain of GGPS gene encoding amino acid sequence
用最大似然法（Maximum likelihood）构建系统
发育树，结果表明，穿心莲中的 GGPS 蛋白与已报
道的长春花（Catharanthus roseus）的 GGPS 蛋白亲
缘关系较近（图 5）。
3.4 GGPS 基因表达分析
实时荧光 PCR 检测结果表明（图 6、7），GGPS
基因在穿心莲茎和叶片中的表达量有相似的趋势。
花蕾期表达量较高，初花期降低；到了花果混合期
表达量升高，青果期下降。表明花蕾期和花果混合
期相关代谢成分的合成可能更活跃。单因素方差分
析结果表明，无论是在茎还是在叶片中，GGPS 基
因在各发育阶段的表达量差异均不显著。
4 讨论
穿心莲内酯大量用作医药原料药。提高穿心莲
中的穿心莲内酯的量能够节省成本，提高药效。研
究表明，进行穿心莲的细胞培养时，在施加 5 μmol/L
茉莉酸甲酯（MeJA）的培养物中，GGPS 等 3 个基
因的表达量大幅度提高，穿心莲内酯的生物合成量
也提高了 5.25 倍，表明这 3 个基因高度影响了穿心
莲内酯的生物合成，是合成途径中的关键基因[7]。
因此，本研究克隆的 GGPS 基因，对于今后采取基
因工程手段生产穿心莲内酯，具有一定的利用价值。
人们已经从辣椒、番茄、西瓜、丹参、烟草和银杏
等植物中，分离到了 GGPS 基因，它们在萜类合成
途径中起重要的作用，能够催化合成 GGPP[14]。有
些植物的 GGPS 基因还具有双功能，例如，挪威云
杉中的 GGPS 基因，它可以催化合成香叶基焦磷酸
（geranyl dilphosphate，GPP）和 GGPP 2 种产物[15]。
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长春花（AGL91645.1）
金鱼草（AAS82860.1）
丹参（AEZ55681.1）
巴西橡胶树（Q94ID7.1）
蛇麻（ACQ90682.1）
欧榛（ABW06960.1）
欧薄荷（AAF08793.1）
芒果（AFJ52722.1）

长春花（AGL91645.1）
金鱼草（AAS82860.1）
丹参（AEZ55681.1）
巴西橡胶树（Q94ID7.1）
蛇麻（ACQ90682.1）
欧榛（ABW06960.1）
欧薄荷（AAF08793.1）
芒果（AFJ52722.1）

长春花（AGL91645.1）
金鱼草（AAS82860.1）
丹参（AEZ55681.1）
巴西橡胶树（Q94ID7.1）
蛇麻（ACQ90682.1）
欧榛（ABW06960.1）
欧薄荷（AAF08793.1）
芒果（AFJ52722.1）

长春花（AGL91645.1）
金鱼草（AAS82860.1）
丹参（AEZ55681.1）
巴西橡胶树（Q94ID7.1）
蛇麻（ACQ90682.1）
欧榛（ABW06960.1）
欧薄荷（AAF08793.1）
芒果（AFJ52722.1）

长春花（AGL91645.1）
金鱼草（AAS82860.1）
丹参（AEZ55681.1）
巴西橡胶树（Q94ID7.1）
蛇麻（ACQ90682.1）
欧榛（ABW06960.1）
欧薄荷（AAF08793.1）
芒果（AFJ52722.1）

长春花（AGL91645.1）
金鱼草（AAS82860.1）
丹参（AEZ55681.1）
巴西橡胶树（Q94ID7.1）
蛇麻（ACQ90682.1）
欧榛（ABW06960.1）
欧薄荷（AAF08793.1）
芒果（AFJ52722.1）

长春花（AGL91645.1）
金鱼草（AAS82860.1）
丹参（AEZ55681.1）
巴西橡胶树（Q94ID7.1）
蛇麻（ACQ90682.1）
欧榛（ABW06960.1）
欧薄荷（AAF08793.1）
芒果（AFJ52722.1）

下划线部分表示多聚异戊二烯基合成酶的特异序列
Those highly conserved regions of all poly prenyl diphosphate synthases are underlined
图 4 穿心莲 GGPS 基因编码氨基酸的序列比对
Fig. 4 Comparison on amino acid sequence encoded by GGPS of A. paniculata
在动物体内，GGPP 是合成大量生物活性分子的前
体，GGPS 基因参与了多种蛋白质翻译后的修饰过
程，是癌症、神经退行性疾病和心脑血管疾病等疾
病的潜在治疗靶点[16-17]。进一步对植物 GGPS 基因
的功能进行精细研究，发掘该基因在植物体内潜在
的作用很有意义。
54
49
30
52
50
52
55
10
35
.
.
M
.
.
.
M
.
.
M
M
S
M
M
M
S
.
.
S
S
L
S
S
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A
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.
F
L
L
S
S
C
L
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.
V
V
V
V
V
V
V
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.
N
N
N
N
N
N
N
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S
P
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.
.
P
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I
I
L
L
L
L
V
.
.
T
T
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T
S
A
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.
T
T
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S
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T
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.
W
W
.
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中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 24 期 2015 年 12 月

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图 5 穿心莲与其他植物 GGPS 蛋白的系统进化树
Fig. 5 Phylogenetic tree of GGPS protein in A. paniculata
and other plants


图 6 GGPS 基因在穿心莲茎片中的表达
Fig. 6 GGPS gene expression levels in stems of A. paniculata


图 7 GGPS 基因在穿心莲叶片中的表达
Fig. 7 GGPS gene expression levels in leaves of A. paniculata
本研究从穿心莲中克隆了 GGPS 基因，长 1 047
bp，编码 1 条由 348 个氨基酸组成的蛋白质序列，
与长春花的 GGPS 蛋白亲缘关系较近。它的 N 端包
含 1 个由 47 个氨基酸构成的信号肽序列，可能定位
于叶绿体等质体中。与叶片相比，GGPS 基因在穿
心莲的茎中表达更稳定。茎和叶片中，花蕾期表达
量较高，初花期降低；到了花果混合期表达量升高，
青果期下降。表明花蕾期和花果混合期相关代谢成
分的合成可能更活跃。上述研究为进一步开展穿心
莲内酯合成途径的调控奠定了基础。
志谢：样品采集工作由中国中医科学院中药资
源中心道地药材国家重点实验室完成。
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长春花
金鱼草
丹参
欧薄荷
穿心莲
巴西橡胶树
蛇麻
欧榛
芒果
花蕾期 初花期 花果混合期 青果期

1.6
1.2
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对
表
达
量

花蕾期 初花期 花果混合期 青果期

0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0
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