高等植物ACO基因研究進展

摘 要：1-氨基環丙烷-1-羧酸氧化酶（ACO）是植物乙烯生物合成途徑中最后一個酶，催化1-氨基環丙烷-1-羧酸（ACC）向乙烯轉化。ACO基因是一個基因家族，對乙烯的合成具有重要的調控作用。該文從ACO生物學特性、基因結構及表達調控方面著眼，分析該領域的研究進展。

關鍵詞：乙烯；ACO基因；基因克隆；基因表達

中圖分類號 Q78 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）01-02-16-02

乙烯是具有復雜生物學功能的一種簡單的有機分子，影響著高等植物的生長和發育。包括促進果實成熟、花衰老、花瓣和葉片的脫落、抑制絕大多數雙子葉植物莖的延長、刺激根的發生等。同時乙烯在植物應答生物和非生物脅迫的響應中也起到重要的作用，包括病原體入侵、浸水、冷害和機械傷害等。

高等植物中乙烯的生物合成途徑已經由Yang和Hoffman得到證實，第一步由1-氨基環丙烷-1-羧酸合成酶（ACS）催化S-腺苷甲硫氨酸（SAM）轉變為ACC，接著ACC經ACO氧化形成乙烯[1]。在營養組織中，ACO基因是組成型表達的，因而通常認為ACS是乙烯生物合成途徑中的限速酶。然而在成熟的果實和衰老的花器官中，2個酶都是受誘導表達的，共同調節乙烯的生物合成。因此，ACS和ACO基因的分離與鑒定對研究乙烯生物合成途徑中的分子調控具有重要的意義。在生化和分子水平上對ACS的研究已經取得了很大的進展，然而對于離體條件下ACO的研究進展卻是緩慢的。因此，本文著重介紹了高等植物ACO基因的國內外研究情況，以期為今后ACO基因的研究提供有價值的參考。

1 ACO的生物學特性

2 ACO基因的克隆

編碼ACO的cDNA最初是從番茄中克隆得到的，1986年Slater等人在番茄成熟相關的cDNA文庫中篩選到了一條能夠編碼35kD蛋白的克隆，并將其命名為pTOM13。Smith研究發現在成熟的番茄果實和受傷的葉片中pTOM13 mRNA的出現與乙烯合成量的增加一致。1990年Hamilton等人將pTOM13反義轉入番茄中，可見轉基因植株的乙烯產量和ACO的活力明顯下降。使pTOM13在酵母和非洲爪蟾卵母細胞中異源表達，pTOM13編碼的蛋白可以將ACC轉變為乙烯，這表明pTOM13編碼的蛋白是乙烯形成酶（ACO）。番茄中ACO基因的克隆使其他植物物種中ACO的鑒定成為可能。目前，已經從許多植物中克隆到了編碼ACO的cDNA，包括鱷梨、蘋果、桃、獼猴桃、康乃馨、牽牛花、蘭花、天竺葵、豌豆、綠豆、擬南芥、西蘭花等。

3 ACO基因的表達

4 結語

從分子水平上對ACO基因的分離與鑒定使ACO的研究取得了重大的進展。ACO由多基因家族編碼，它的表達受到多種發育、環境和激素信號的調控。ACO基因的克隆、表達及生物學特性的分析，對全面理解乙烯的生物學意義具有重要的參考價值。目前已成功利用基因工程技術使ACO基因在植物細胞中反義表達，從而降低內源乙烯的產量，以達到提高果實耐儲性、植物的抗逆性和延長花期等作用[9-10]。

參考文獻

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（責編：施婷婷）