越南参变种异戊烯基焦磷酸异构酶基因的克隆与功能研究

异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,IDI)是调控萜类生物合成的关键酶,在人参皂苷生物合成过程中发挥着重要作用.本研究以越南参变种(Panax vietnamensis var.fuscidiscus)为材料,基于已构建的转录组数据,筛选并克隆出2条IDI基因,分别为PvfIDI1 (GenBank登录号MZ736417)和PvfIDI2 (GenBank登录号MZ736418).生物信息学分析表明,PvfIDI1和PvfIDI2的开放阅读框(open reading frame,ORF)均为924 bp,编码307个氨基酸,分子质量分别为34.84 kDa和34.66 kDa,理论等电点分别为6.01和5.66,均具有TNTCCSHPL和WGEHELDY两个保守序列.系统进化分析显示,PvfIDI1和PvfIDI2与三七IDI的亲缘关系最近.表达分析表明,PvfIDI1和PvfIDI2基因在越南参变种根、根茎、茎和叶中均有表达,PvfIDI1在根茎中表达量最高,PvfIDI2在茎中表达量最高.在大肠杆菌中成功表达其重组蛋白,功能显色实验表明,PvfIDI1和PvfIDI2能促进番茄红素的积累,说明PvfIDI1和PvfIDI2编码有功能的IDI蛋白.PvfIDI1和PvfIDI2的克隆及功能研究为IDI的进一步研究及利用IDI基因调控越南参变种中人参皂苷生物合成奠定了基础.