烟草HPL基因的生物信息学分析与抗逆功能分析

杨立均，鲁雅雯，丁 超，金维环，郭红祥

(1.河南省烟草公司 驻马店市公司,河南 驻马店 463000；2.河南农业大学 生命科学学院，河南 郑州450002)

脂氢过氧化物裂解酶(HPL)是一类膜结合的血红素-铁硫蛋白，属于细胞色素P450(CYP74)蛋白家族[1]。HPL参与植物体内脂氧合途径，是脂氧合酶(LOX)下游的一个关键酶，可将LOX催化形成的氢过氧化脂肪酸裂解形成含氧酸和短链挥发性醛类[2-3]。依据催化底物的过氧基位置不同，HPL被划分为3类同工酶，第1类同工酶(也命名为13-HPL)特异催化13位过氧基断裂，第2类同工酶(9-HPL)催化9位过氧基断裂，第3类同工酶(9/13-HPL)催化9位或13位过氧基断裂[4]。这3类同工酶在植物种类中有不同的分布，如杏和梨中含有9-HPL基因，烟草、番茄、拟南芥等植物中含有13-HPL基因，黄瓜、水稻中含有9/13-HPL基因[5]。

自从第1个HPL基因从甜椒中克隆出来，人们陆续从拟南芥、甜瓜等多种植物中得到HPL基因的cDNA序列，对HPL基因的研究也逐渐加深。13-HPL蛋白具有细胞色素P450家族的普遍特征：结构域A(I-螺旋区)在酶与底物相互作用中起作用，结构域D为血红素结合区；N-端具有由15～20个疏水氨基酸组成的跨膜信号序列。HPL参与植物生长发育的众多过程，其催化产物是植物特异气味的成分，如C6和C9挥发物对果蔬气味非常重要，C6醛与植物青草气味有关，C9醛则会增加浓郁的香味。黄瓜中的主要风味物质如烯醛、烯醇、丙醛、己醛等均由HPL催化的代谢产生，枸橘中的HPL基因转入生菜后能够提高风味和品质[6-7]。目前，关于HPL的研究大多集中于改善植物风味方面[8-11]，另外，有研究发现，干旱胁迫会增加黄瓜HPL基因的表达，因此，HPL在提高植物抗旱等抗逆性方面也将有较好的应用[7,12]。……