农业生物技术学报

作者：申肖, 宋瑶瑶, 陈红, 曲瑞红, 李轶凡, 焦成瑾, 陈鹏, 徐全乐

单位：1 西北农林科技大学 生命科学学院,杨凌 712100; 2 天水师范学院 生物工程与技术学院,天水 741000

关键词：山黧豆,β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-ODAP),硫代谢,半胱氨酸合成酶,功能互补,

基金：陕西省自然科学基金(2020JM-167); 国家自然科学基金(31660153); 中国博士后科学基金特别资助(2019T120952); 大学生创新创业训练计划项目(S202010712516)

β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid, β-ODAP)是山黧豆(Lathyrus sativus)中的重要神经激活性物质和三七(Panaxnoto ginseng)止血的活性成分(三七素),其生物合成途径与硫代谢尤其是半胱氨酸(cysteine, Cys)代谢密切相关。本研究基于山黧豆转录组数据克隆了山黧豆半胱氨酸合成酶(cysteine synthase, CS)家族基因。利用多序列比对、系统发育分析等解析基因序列特征并进行分类;利用Cys营养缺陷型大肠杆菌(Escherichia coli)突变体功能互补、原核表达及酶活检测等分析LsCS基因表达产物特征;利用氨基酸定点突变分析LsCS活性关键位点;利用qRT-PCR分析LsCS基因在种子发育期的表达特征。结果表明,山黧豆中至少存在8条LsCS基因,与大豆(Glycine max)等物种的CS基因同源性较高,均属于β-取代基丙氨酸合成酶(β-substituted alanine synthase, BSAS)基因家族;LsCS基因的表达产物均具有半胱氨酸合成酶活性,其活性发挥依赖于磷酸吡哆醛(pyridoxal phosphate, PLP);在山黧豆发育的种子中,LsCS1、LsCS2、LsCS4、LsCS6和LsCS7表达水平较高,可能是主要的半胱氨酸合成酶来源。上述研究为进一步分析山黧豆LsCS家族基因在硫代谢途径,尤其是β-ODAP生物合成过程中的功能奠定了基础。

来源：2021年第8期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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