马铃薯多酚氧化酶新成员StuPPO9基因的分离鉴定及其过表达烟草遗传转化

张金辉，池明，*，Yu Xiang，王远宏，李二峰，刘慧芹，马睿

（1.天津农学院，天津300384；2.加拿大农业与农业食品部太平洋食品研究中心，萨莫兰不列颠哥伦比亚省V0H 1Z0，加拿大）

马铃薯（Solanum tuberosum L.）属茄科一年生草本植物，块茎可供食用，是全球第四大重要的粮食作物，仅次于小麦、稻谷和玉米。马铃薯又称地蛋、土豆、洋山芋等，茄科植物的块茎，与小麦、稻谷、玉米、高粱并成为世界5 大作物。马铃薯主要生产国有中国、俄罗斯、印度、乌克兰、美国等。中国是世界马铃薯总产最多的国家。2015 年，中国启动马铃薯主粮化战略，推进把马铃薯加工成馒头、面条、米粉等主食，马铃薯成为稻米、小麦、玉米外的又一主粮[1]。

多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）是动植物和真菌中普遍存在的一类含铜氧化酶，PPO 催化内源酚类物质氧化为醌，醌再经过聚合形成色素，是引起马铃薯褐变的主要酶类[2-3]。

植物中多酚氧化酶通常由核基因编码，多基因控制，具有时空表达特性[4-7]。Thygesen 等[7]报道，马铃薯多酚氧化酶基因（PPO）包含5 个～6 个成员，POTP1/P2（GenBankID：M95196/M95197），POT32（U22921），POT33（U22922）和 POT72（U22923）[8]，它们均缺乏内含子结构。它们的核酸序列间享有70%～82%的同源性，属于组成型PPO 基因，具空间表达特性[9]。植物PPO 多定位于叶绿体类囊体腔或线粒体中[10-11]。而金鱼草（Antirrhinum majus）PPO 不具转运肽结构，定位于液泡[12]。典型的PPO 包含3 个结构域：N 末端的转运肽，中部高度保守的Cu 结合区和C 末端疏水结构区。高度保守的铜结合区包含CuA 和CuB，负责铜与氧分子及酚类底物的协调联动[13-15]。马铃薯PPO 功能的研究主要集中在与经济指标相关的酶促褐变反应上[16]。工业中，常使用酶活性抑制剂[17]和物理法[18-19]使PPO 活性降低甚至丧失。……