[發明專利]一種橡膠樹多酚氧化酶、其編碼基因及應用

無效

• 申請號: 201210218230.6
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102747051A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 鄒智;楊禮富;王真輝;袁坤
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院橡膠研究所
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/53;C12N15/63;C12N5/10;A01H5/00
• 代理公司: 海口翔翔專利事務有限公司 46001
• 代理人: 莫臻

技術領域

本發明涉及一種橡膠樹多酚氧化酶、其編碼基因及應用。

背景技術

多酚氧化酶(Polyphenol?Oxidase,?PPO)是一類廣泛分布于動物、植物、真菌和細菌中的含銅氧化還原酶。在O₂存在下，PPO可催化單酚羥基化為鄰二酚，二羥酚氧化為鄰醌。廣義的PPO包含漆酶(laccase,?EC.1.10.3.1)、酪氨酸酶(tyrosinase,?或單酚氧化酶,?monophenolase,?EC.1.14.18.1)和兒茶酚氧化酶(catechol?oxidse,?或雙酚氧化酶,?o-diphenoloxidase,?EC.1.10.3.2)。一般所說的PPO是指兒茶酚氧化酶和漆酶的統稱。

兒茶酚氧化酶是植物中主要存在的PPO，它由核基因編碼，大多植物中以多個基因家族形式存在。PPO通常以無活性的前體形式存在，該前體一般由N-端導肽(transit?peptide)、中間高度保守的Cu結合區及C-端疏水區組成。導肽具有葉綠體定位蛋白的典型特征，它可引導PPO前體蛋白定位到葉綠體的類囊體和其它類型質體的基質中。Cu結合區是功能區，該區域6-7個高度保守的組氨酸(His)和1個半胱氨酸(Cys)殘基對于其酶活性是必需的。晶體結構顯示，兩組His殘基(每組3-4個)分別可與一個Cu以配位鍵形式相連，從而形成具有特定三維結構(Type-3?copper?bridged)的活性部位。疏水性的C-端只在前體中存在，常由幾個β-鏈形成反向平行的β-折疊，它可與Cu結合，可能與PPO三維結構的形成及酶活性有關。

PPO基因的表達特性比較復雜，不同家族成員在不同組織、不同發育時期及不同環境條件下呈現出不同表達模式，并且不同成員的底物特異性明顯不同。PPO基因可被機械損傷、病原物侵染、植食性昆蟲取食為害、蟲害誘導揮發物及茉莉酸、水楊酸等防御反應信號分子處理誘導。除參與植物病原物侵染及蟲害等防御反應外，PPO是水果、蔬菜等農產品發生有害褐變的主要原因。

天然橡膠(順-1,4-聚異戊二烯)是一種重要的工業原料，其主要來源為巴西橡膠樹(Hevea?brasiliensis?Muell.?Arg.)。橡膠樹中，除膠乳中存在PPO外(Coupé?M,?Pujarniscle?S,?d’Auzac?J.?Compartimentation?de?diverses?oxydo-réductases?(peroxydase,?o-diphenol-oxydase?et?malate?déshydrogénase)?dans?le?latex?d’Hevea?brasiliensis?(Kunth).?Müll?Arg?Physiologie?Végétale,?1972,?10:?459–464;?Wititsuwannakul?D,?Chareonthiphakorn?N,?Pace?M,?Wititsuwannakul?R.?Polyphenol?oxidases?from?latex?of?Hevea?brasiliensis:?purification?and?characterization.?Phytochemistry,?2002,?61(2):?115-121)，橡膠樹的芽、葉片、種子和懸浮細胞均具有PPO活性。據最近的報道，橡膠樹的愈傷和懸浮細胞中存在2種PPO蛋白(這里我們將其命名為HbPPO1和HbPPO2)，其中HbPPO1受損傷抑制，而HbPPO2則為損傷所誘導，這表明HbPPO2可能了參與橡膠樹的防御反應，同時也可能是造成橡膠樹組培外植體褐化的主要原因。深入研究發現，HbPPO2的分子量約為70?kDa，酸性蛋白，最優底物為兒茶酚(Muhamad?N,?Chirapongsatonkul?N,?Churngchow?N.?Defense-Related?Polyphenol?Oxidase?from?Hevea?brasiliensis?Cell?Suspension:?Purification?and?Characterization.?Appl?Biochem?Biotechnol,?2012,?167(1):?177-189)。雖然如此，然而至今還未見有關該酶編碼基因及其蛋白序列的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種受損傷誘導的橡膠樹多酚氧化酶、其編碼基因及應用。