茄科植物甲基腐胺氧化酶基因进化路径分析

甲基腐胺氧化酶(MPO)是茄科植物中腐胺衍生的生物碱合成途径中重要基因。前人研究表明，MPO基因由DAO基因进化而来，然而其在植物中的完整进化图景未见报道。本研究在全基因组水平上全面鉴定MPO基因所属的CuAO基因的基础上，通过进化分析，构建了植物的MPO基因进化路径。首先，从已报道的MPO、CuAO及DAO基因中均鉴定得到了三个保守结构域；在此基础上，结合BLAST和HMMER，从6个植物基因组中鉴定得到了35个CuAO家族基因。系统发育分析表明，该家族基因分为4个亚家族。亚家族I和II均为AO基因；亚家族III基因功能还未获鉴定，该亚家族基因在烟草属植物中不存在；亚家族IV基因仅在菊亚纲中发现，其在茄科中进一步分化成DAO基因和MPO基因。本研究表明，MPO基因的起源最早可追溯到AO基因，而其最近的祖先出现于菊亚纲，最终在茄科植物起源后进化得到具有MPO活性的基因，从而整合入尼古丁等腐胺衍生的生物碱生物合成途径。