李云琴 原晓龙 陈中华 王毅

摘 要： 为研究环阿屯醇合成酶（cycloartenol synthase）基因在滇牡丹生物合成中的作用机制，该文采用RT-PCR技术首次从滇牡丹（Paeonia delavayi）中克隆得到一个具完整开放阅读框的环阿屯醇合成酶基因（PdCAS），该基因全长2 274 bp，共编码757个氨基酸，PdCAS蛋白序列与桃（Prunus persica）、日本裸樱（Prunus yedoensis var. nudiflora）、葡萄（Vitis vinifera）蛋白序列相似性在86%以上。序列比对分析显示PdCAS具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和三萜合成酶的标志性序列DGSWYGSWGVCFTYG。滇牡丹PdCAS蛋白与蔷薇科植物苹果（Malus domestica XP 008391430.1）、白梨（Pyrus bretschneideri XP 009370034.1）、月季（Rosa chinensis XP 024193310.1）、日本裸樱（Prunus yedoensis var. nudiflora PQQ11009.1）、桃（Prunus persica XP 007225240.1）的CAS蛋白聚为一类。PdCAS基因在滇牡丹各组织中均有表达，但是在花瓣中表达量较高。该研究克隆的PdCAS基因与滇牡丹甾醇类化合物的合成密切相关。

关键词： 滇牡丹， 环阿屯醇合成酶， cDNA克隆， 基因功能分析

中图分类号： Q943

文献标识码： A

文章编号： 1000-3142（2021）04-0567-06

Abstract： To study the effect of cycloartenol synthase gene （CAS） in the sterol biosynthesis of Paeonia delavayi， using the RT-PCR technology， a complete open reading frame of PdCAS gene was cloned from Paeonia delavayi for the first time. The full-length cDNA of PdCAS gene was 2 274 bp， encoded 757 amino acids. The PdCAS protein sequence of P. delavayi had more than 86% similarty with the Prunus persica， Prunus yedoensis var. nudiflora and Vitis vinifera. Sequence alignment analysis showed that PdCAS had a typical conserved DCTAE motif of oxidosaualene cyclase and the marker sequence DGSWYGSWGVCFTYG of triterpenoid synthase. The phylogenetic analysis revealed that PdCAS clustered together with CAS proteins of Malus domestica （XP 008391430.1）， Pyrus bretschneideri （XP 009370034.1）， Rosa chinensis（XP 024193310.1）， Prunus yedoensis var. nudiflora（PQQ11009.1） and Prunus persica （XP 007225240.1）. PdCAS expressed significantly in different tissues and had the highest transcript profile in flowers. PdCAS was closely related to the synthesis of sterols from Paeonia delavayi.

Key words： Paeonia delavayi， cycloartenol synthase（CAS）， cDNA clone， gene function analysis

環阿屯醇（cycloartenol） 为植物甾醇类化合物，广泛分布于植物中。近年来研究发现环阿屯醇具有明显的抗炎（Akihisa et al.，2000）、抗氧化（Islam et al.，2009）、抗肿瘤（Prakash et al.，2004）、调节胆固醇（Fukuoka et al.，2014）等药理活性;它还是重要的药物中间体和先导化合物，是菜油甾醇（campesterol）等植物甾醇及甾体皂苷等化合物生物及半化学合成的关键前体物质（张忠廉等，2017）。环阿屯醇的含量高低决定了植物甾醇类化合物的生物合成效率;此外，环阿屯醇对植物的生长发育具有显著影响（Gas-Pascual et al，2014）。

环阿屯醇合成酶（cycloartenol synthase，简称 CAS）属 于 氧 化 鲨 烯 环 化 酶（oxido squalene cyclase，OSC）家族，该合成酶基因是合成环阿屯醇和合成植物甾醇及甾体类物质的关键调控基因（张忠廉等，2017;刘梦迪等，2019）。目前，已有 20多种植物的CAS基因被分离和克隆出来，如……