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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1297
-
1304
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1297
-
1304
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1299
构相比较
(Lin et al., 1995)
。随后，他们又从甘薯叶
片愈伤组织中克隆出
Mn-SOD cDNA
，并推导出此
cDNA
的氨基酸序列
(Lin et al., 1997)
。
坏血酸过氧化物酶
(APX)
能催化
H
2
O
2
还原为
H
2
O
的反应，是清除
H
2
O
2
的主酶类，对抗坏血酸有
很高的特异性和亲和性。到目前为止，已经至少有
五种
APX
亚型在植物中被确定：细胞质亚型，线粒
体亚型，过氧化物酶体
/
乙醛酸循环体亚型和叶绿体
亚型
(Miyake and Asada, 1996)
。在对新的过氧化物
酶基因的分离过程中，
Park
等从甘薯细胞培养组织
中分离得到一个
swAPX1
基因
(Park et al., 2004)
。该
基因有一个由
250
个氨基酸组成的
ORF
，编码一个
pI
值为
5.32
的胞浆蛋白
(Park et al., 2004)
。
RT-PCR
分析
表明，
swAPX1
能够强烈地被机械伤害、甲基紫精、
H
2
O
2
、
ABA
和细菌病原体诱导
(Park et al., 2004)
。
(PPOs)
是自然界中分布极广的一组铜金属蛋白
酶，能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌。
目前甘薯中的
PPO (
被称作
IbPPO
)
的
cDNA
已由不
同的实验室获得
(
彭世清和陈守才
, 2002; Liao et al.,
2006)
。该
IbPPO
cDNA
全长为
1 984 bp
，拥有一个
1 767 bp
的开放阅读框，编码
588
个氨基酸
(Liao et al.,
2006)
。半定量
RT-PCR
分析结果表明，
IbPPO
基因
可以在甘薯所有器官中表达，只是表达水平有所差
异
(Liao et al., 2006)
。对多酚氧化酶活性调节和运行
机制的详细了解将促进抗褐化甘薯的发展。
除了以上讨论的这些基因，其他编码抗氧化酶
的基因，如蛋白二硫键异构酶
(PDI) (Huang et al.,
2005)
、脱氢抗坏血酸还原酶
(DHAR) (Jiang et al.,
2008)
、谷胱甘肽还原酶
(GR) (Chen et al., 2009)
和单
脱氢抗坏血酸还原酶
(MDAR) (Huang et al., 2010)
已经被克隆。研究者还对这些基因的表达、酶学性
质以及动力学特性也进行了一些研究。
1.2
非酶促清除系统
紫色甘薯
(PFSP)
由于块根中花青素的大量积累
而呈现出较深的紫色。最近对紫色甘薯生物医药学
研究表明，所提取的花青素表现出强烈的抗氧化活
性
(Kano et al., 2005)
。目前人们对花青素的生物合
成途径已有详细的研究，花青素合成酶
(
ANS
)
是其
一个重要组成部分，可以将无色的原花青素氧化成
有颜色的花青素。近几年，两个编码
ANS
的全长
cDNA
从不同品种紫甘薯中分离出来
(Zhou et al.,
2010; Liu et al., 2010)
。
ANS
基因有一个
1 086 bp
的开
放阅读框，且在基因组中含有两个
ANS
基因拷贝
(Liu et al., 2010)
。实时定量
PCR
检测显示，
ANS
基因
在块根中表达量最高，在叶片中最低
(Liu et al.,
2010)
。
ANS
表达量高低与花青素积累紧密相关，这
表明
ANS
基因与花青素的生物合成有着密切的联
系。二氢黄酮醇
4
-还原酶
(DFR)
是花青素生物合成
途径中另一种关键酶。
Tanaka
等从甘薯中克隆了一
个
DFR-B
基因
(Tanaka et al., 2004)
。通过分析这个基
因的核苷酸序列，发现其外显子和侧翼区序列与那
些以前报道的日本牵牛花
DFR
-
B
基因具有高度同源
性
(Tanaka et al., 2004)
。通过扩增来自不同甘薯品种
的
DFR
-
B
基因，还发现至少存在四个等位基因序列
(Tanaka et al., 2004)
。
类胡萝卜素是许多植物激素和信号物质的合
成前提。作为类胡萝卜素之一，
β
-胡萝卜素除了具
有维生素
A
活性，也是一种抗氧化剂。黄肉甘薯
(YFSP)
作为一种功能性食品，因其类胡萝卜素含量
丰富而闻名。
Chen
等利用简并引物和
RACE
技术从
甘薯中分离出四个编码
β
-胡萝卜素合成途径关键
酶基因
(
陈选阳等
, 2005)
。
RNA
印迹分析表明，这些
酶基因在块根发育前期强烈表达，表达量最高的是
ZDS
，最低的是
LYC (
陈选阳等
, 2005)
。随后，另一
种类胡萝素合成关键酶—八氢番茄红素脱氢酶基
因
(
PDS
)
也被克隆出来
(
王飞
, 2007)
。该
PDS
基因推
导的氨基酸序列有
572
个氨基酸残基，与其他植物
相应的序列具有明显的同源性
(
王飞
, 2007)
。
2
编码转录因子的基因
转录因子
(TF)
是一种
DNA
结合蛋白，在特定的
位点与
DNA
结合，并在此位置调节
DNA
转录。许多
存在于植物中的转录因子，通过结合特殊的顺式作
用
DNA
序列来调节靶基因的表达以应对胁迫损害。
因此，转录因子是基因工程的一个有力工具。
作为转录因子的一员，
MADS
-盒蛋白在植物发
育过程中，包括黄酮类化合物新陈代谢中起到重要
的作用。
Lalusin
等
(2006)
报道了甘薯一个
IbMADS
盒
基因
(
IbMADS10
)
的克隆及其功能特性的研究结论
(Lalusin et al., 2006)
。这一基因在甘薯色素沉积组
织，特别是花蕾和根中高度表达
(Lalusin et al.,
2006)
。表达分析、组织印染和过表达分析结果支持
IbMADS10
基因参与甘薯特定组织花青素色素沉着
的假说
(Lalusin et al., 2006)
。
MYB
是一种公认的
DNA
结合蛋白，参与植物
发育的各个方面。许多
MYB
蛋白已被鉴定出控制黄
酮类化合物结构基因的转录。
Mano
等从紫色甘薯