彭文麗，劉照宇，李曉波，楊成坤

(1 海南省農(nóng)墾科學(xué)院，?？冢?70311；2 海南大學(xué)園藝學(xué)院/熱帶作物新品種選育教育部工程研究中心，?？?，570228)

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPC)是一種廣泛分布于維管植物、細(xì)菌和藻類(lèi)中的細(xì)胞質(zhì)酶[1]，其主要功能是以Mn2+或Mg2+作輔助因子，催化HCO3-和磷酸烯醇式丙酮酸反應(yīng)生成草酰乙酸和無(wú)機(jī)磷酸[2]，這一反應(yīng)是景天酸代謝和C4代謝植物光合作用中同化和固定CO2的主要步驟。不同植物上的研究表明，PEPC基因在不同組織中還可能參與多個(gè)非光合作用的生物學(xué)過(guò)程[3]。如參與種子發(fā)育過(guò)程[4]；保持植物細(xì)胞離子平衡，調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)[5]；調(diào)節(jié)植物對(duì)生物及非生物脅迫的耐受性[6]；為豆科生物固氮過(guò)程提供碳骨架；參與調(diào)控植物種子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成與代謝過(guò)程，控制糖類(lèi)物質(zhì)流向脂肪酸合成或蛋白質(zhì)合成途徑等作用[7]。也有研究指出，PEPC基因在果實(shí)成熟調(diào)控中也起到重要作用[8]。

目前，多種植物的PEPC家族基因已在全基因組水平被鑒定和研究。如擬南芥中鑒定出PEPC基因4個(gè)，水稻中為6個(gè)[9]，大豆[10]和菠蘿[11]中分別報(bào)道了10個(gè)和3個(gè)等。根據(jù)PEPC基因和蛋白的結(jié)構(gòu)，可將其分為植物型(plant-type PEPC，簡(jiǎn)稱PTPC)和細(xì)菌型(bacterial-ype PEPC，簡(jiǎn)稱BTPC)兩種。PTPC常編碼110kDa大小的蛋白質(zhì)，基因中內(nèi)含子9～10個(gè)，在N端具有保守的磷酸化作用位點(diǎn)；BTPC編碼約117kDa大小的蛋白質(zhì)，基因中內(nèi)含子19～21個(gè)，N 端無(wú)磷酸化位點(diǎn)[9]。

杧果MangiferaindicaL.是世界第五大栽培水果[12]，也是我國(guó)華南地區(qū)農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。杧果營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，具有“熱帶水果之王”的美稱，受到消費(fèi)者青睞，研究其果實(shí)發(fā)育過(guò)程對(duì)提升杧果商品性具有重要意義[13]。目前，PEPC基因家族在杧果中鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究對(duì)杧果PEPC家族進(jìn)行全基因組鑒定，系統(tǒng)分析了杧果PEPC基因(簡(jiǎn)稱MiPEPC)家族成員的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征、系統(tǒng)發(fā)育等信息，并研究它們?cè)诓煌瑬x果組織和不同品種杧果果實(shí)不同發(fā)育階段的表達(dá)情況，研究結(jié)果可為進(jìn)一步研究MiPEPC家族的功能奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1MiPEPC基因家族的全基因組鑒定及蛋白特性分析

杧果基因組及注釋數(shù)據(jù)下載于國(guó)家基因組數(shù)據(jù)中心[14](https：//bigd.big.ac.cn/search dbId=gwh&q=PRJCA002248)，擬南芥AtPPC家族序列下載于Uniprot數(shù)據(jù)庫(kù)(https：//sparql.uniprot.org/)。利用擬南芥AtPPC基因家族成員序列進(jìn)行BlastP比對(duì)到杧果所有蛋白序列，去冗余；然后進(jìn)一步利用在線工具NCBI blastp(https：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)比對(duì)到swissprot數(shù)據(jù)庫(kù)，去除近源基因；最后利用在線網(wǎng)站NCBI cd-search(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi)和Pfam(http：//www.sanger.ac.uk/software/Pfam/)進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域分析，從而獲得確定的MiPEPC基因家族成員，并重新命名為MiPEPC1～MiPEPC4。使用ExPASy(https：//www.expasy.org//)計(jì)算MiPEPCs蛋白的等電點(diǎn)，分子量和序列長(zhǎng)度，預(yù)測(cè)不穩(wěn)定指數(shù)、脂肪系數(shù)和平均親水系數(shù)；使用Plant-mPLoc(http：//www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant-multi/)預(yù)測(cè)其亞細(xì)胞定位。

1.2MiPEPCs系統(tǒng)發(fā)育、保守結(jié)構(gòu)域和保守基序分析

菠蘿AnanascomosusL. PEPCs蛋白全長(zhǎng)信息來(lái)自http：//pineapple.angiosperms.org，水稻PEPC蛋白全長(zhǎng)信息來(lái)自http：//rice.plantbiology.msu.edu/。使用Clustal X程序分別對(duì)杧果、擬南芥、菠蘿和水稻的PEPCs蛋白全長(zhǎng)和保守結(jié)構(gòu)域比對(duì)，再利用MEGA X對(duì)PEPC蛋白全長(zhǎng)建NJ樹(shù)，設(shè)置Bootstrap為1 000次，其他參數(shù)為默認(rèn)值。利用NCBI cd-search和Pfam預(yù)測(cè)PEPC蛋白保守結(jié)構(gòu)域，MEME-suite(http：//meme-suite.org/tools/meme)挖掘保守基序，最后TBtools繪制保守結(jié)構(gòu)域，保守基序和系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)[15]。

1.3 染色體分布

利用杧果全基因組注釋信息獲取所有基因密度信息和MiPEPCs成員在染色體上的位置。

1.4 啟動(dòng)子—順式作用元件分析

提取MiPEPCs基因5′端上游2 000 bp的序列作為候選啟動(dòng)子序列，利用PlantCare(http：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)網(wǎng)站進(jìn)行順式作用元件分析。

1.5 轉(zhuǎn)錄組表達(dá)分析

下載已公開(kāi)發(fā)表的杧果轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，NCBI登錄號(hào)分別為PRJNA48715[16]：樣品為“阿方索”杧果成熟葉片、成熟樹(shù)皮、種子、根、果皮、果肉和花；PRJNA629065[17]：樣品為臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧(高糖品種)和熱農(nóng)1號(hào)杧(低糖品種)不同發(fā)育階段的果肉。使用Salmon軟件[18]分析MiPEPCs在不同杧果轉(zhuǎn)錄組中的表達(dá)情況。

1.6 qRCR分析

在海南水果島農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司果樹(shù)園區(qū)(三亞市崖州區(qū))采集貴妃杧的根、樹(shù)皮、成熟葉片、花和果實(shí)組織；于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)資源圃采集紅杧6號(hào)(高糖品種)果實(shí)，于海口市海岸路水果市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)香杧(低糖品種)果實(shí)，在實(shí)驗(yàn)室清洗紅杧6號(hào)香杧后，分離其果肉。上述每個(gè)樣品重復(fù)3次，所有樣品經(jīng)液氮速凍后置于-80 ℃冰箱保存。

樣品總RNA提取使用天根DP441(多糖多酚專用型)試劑盒，反轉(zhuǎn)錄和qPCR分別使用諾唯贊公司的HiScript III 1st Srand cDNA Synthesis Kit與ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix試劑盒，操作流程按照使用說(shuō)明書(shū)優(yōu)化。引物設(shè)計(jì)使用在線網(wǎng)站Primer3(https：//primer3.ut.ee/)完成，內(nèi)參基因使用杧果Actin基因，內(nèi)參和目的基因引物信息見(jiàn)表1。相對(duì)定量計(jì)算使用2-ΔΔCt法，繪圖使用origin 8.5軟件。

表1 杧果MiPEPCs及內(nèi)參基因引物信息

2 結(jié)果與分析

2.1MiPEPC基因家族鑒定和理化性質(zhì)分析

基于杧果基因組文件和注釋信息文件共提取出34 522條蛋白序列，篩選得到MiPEPCs家族成員4個(gè)，其中最短蛋白含氨基酸838個(gè)，最長(zhǎng)蛋白含氨基酸1 076個(gè)。將MiPEPCs命名為MiPEPC1～MiPEPC4。

蛋白理化性質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，MiPEPC家族蛋白的相對(duì)分子量范圍為93 334.00～122 537.50，所有杧果MiPEPCs均為酸性蛋白(理論等電點(diǎn)<7)。不穩(wěn)定指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，所有杧果MiPEPCs均為不穩(wěn)定蛋白(不穩(wěn)定系數(shù)>40)；脂肪系數(shù)范圍87.29～90.75，且所有成員蛋白均為親水蛋白(平均親水系數(shù)<0)；亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)顯示，所有成員都定位于細(xì)胞質(zhì)(見(jiàn)表2)。

表2 杧果MiPEPC家族成員的基本信息

2.2MiPEPC家族系統(tǒng)發(fā)育、保守結(jié)構(gòu)域和保守基序分析

系統(tǒng)進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，17個(gè)分別來(lái)自擬南芥、水稻、菠蘿和杧果的PEPC蛋白可分為2個(gè)亞族。I亞族的成員僅有1個(gè)PEPcase保守結(jié)構(gòu)域，為PTPC；II亞族的成員則有2個(gè)PEPcase保守結(jié)構(gòu)域，為BTPC。MiPEPC1、MiPEPC2和MiPEPC3位于I亞族，MiPEPC4則被分到II亞族(見(jiàn)圖1)。

將MEME預(yù)測(cè)的保守基序(Motif)和保守結(jié)構(gòu)域聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，不同物種I亞族和II亞族的保守區(qū)域大部分都在保守結(jié)構(gòu)域中，不同物種保守基序的種類(lèi)和位置是十分相似，且I亞家族較II亞家族更為保守。根據(jù)保守基序的預(yù)測(cè)結(jié)果不難看出，盡管II亞家族成員被預(yù)測(cè)出兩個(gè)PEPcase結(jié)構(gòu)域，但其位于5′端的PEPcase結(jié)構(gòu)域區(qū)域內(nèi)的保守基序和I亞家族成員PEPcase結(jié)構(gòu)域5′端的基序是相似的；而3′端的PEPcase結(jié)構(gòu)域區(qū)域內(nèi)的保守基序和I亞家族成員PEPcase結(jié)構(gòu)域3′端的基序也具有一定相似性。這表明，II亞家族成員中的2個(gè)PEPcase原本可能是1個(gè)，可能是在進(jìn)化過(guò)程中插入了基因片段而分離(見(jiàn)圖1)。

圖1 擬南芥、水稻、菠蘿和杧果PEPCs蛋白系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)、保守結(jié)構(gòu)域和保守基序

多序列比對(duì)結(jié)果也能說(shuō)明這點(diǎn)，I亞家族的保守位點(diǎn)較II亞家族的保守位點(diǎn)更多，且I、II亞家族的PEPCs成員在II亞家族5′端的PEPcase結(jié)構(gòu)域的3′端和3′端的PEPcase結(jié)構(gòu)域區(qū)域的5′端高度不保守，這可能是插入的基因片段造成的(見(jiàn)圖2)。

圖2 擬南芥、水稻、菠蘿和杧果PEPCs蛋白保守結(jié)構(gòu)域的多序列比對(duì)

2.3MiPEPC家族基因結(jié)構(gòu)

MiPEPCs基因結(jié)構(gòu)分析顯示，同屬于I亞族的MiPEPC1、MiPEPC2和MiPEPC3基因結(jié)構(gòu)較為相似，且這三者與MiPEPC4基因結(jié)構(gòu)差異較大。MiPEPC2和MiPEPC3中均含10個(gè)外顯子，9個(gè)內(nèi)含子；MiPEPC1含11個(gè)外顯子，10個(gè)內(nèi)含子，且MiPEPC1、MiPEPC2和MiPEPC3的PEPcase保守結(jié)構(gòu)域區(qū)域均含有8個(gè)內(nèi)含子。MiPEPC4則含多達(dá)20個(gè)外顯子，19個(gè)內(nèi)含子，其兩個(gè)PEPcase保守結(jié)構(gòu)域區(qū)域共含有14個(gè)內(nèi)含子(見(jiàn)圖3)。

圖3 杧果MiPEPCs基因成員結(jié)構(gòu)

2.4MiPEPC家族染色體分布

染色體定位分析結(jié)果顯示，MiPEPCs分布在5條不同染色體上，Chr10、Chr12、Ch16和Chr19上各含1個(gè)PEPC基因，其中MiPEPC2、MiPEPC3和MiPEPC4位于染色體上基因密度較高的區(qū)域，MiPEPC1所在區(qū)域基因密度較低(見(jiàn)圖4)。

注：染色體顏色越紅，該區(qū)域基因密度越高；顏色越藍(lán)，該區(qū)域基因密度越低。

2.5MiPEPC家族順式作用元件分析

啟動(dòng)子區(qū)順式作用元件分析發(fā)現(xiàn)，去除未知功能元件和一般性轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件(如TATA-box和CAAT-box等)后，共發(fā)現(xiàn)125個(gè)順式作用元件，其中數(shù)量最多的是光響應(yīng)元件，包括Box 4、GA-motif、MRE和G-box等，共有59個(gè)，占元件總數(shù)的47.20%。

對(duì)其他66個(gè)元件統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這些元件分別涉及到植物激素響應(yīng)、生長(zhǎng)發(fā)育及生物與非生物脅迫響應(yīng)。其中激素響應(yīng)類(lèi)元件共有46個(gè)，包括脫落酸響應(yīng)元件(ABRE)、生長(zhǎng)素響應(yīng)元件(TGA-element和AuxRR-core)、乙烯響應(yīng)元件(ERE)、茉莉酸響應(yīng)元件(CGTCA-motif和TGACG-motif)和水楊酸響應(yīng)元件(TCA-element)。生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)元件共有5個(gè)，包括分生組織表達(dá)相關(guān)元件(CAT-box)和胚乳表達(dá)相關(guān)元件(GCN4_motif和AACA_motif)。生物與非生物脅迫類(lèi)元件有15個(gè)，包括厭氧誘導(dǎo)元件(ARE)、低溫響應(yīng)元件(LTR)、干旱誘導(dǎo)元件(MBS)和創(chuàng)傷反應(yīng)元件(WUN-motif)。杧果MiPEPCs啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件主要集中于激素響應(yīng)類(lèi)元件，其中MiPEPC2含6個(gè)脫落酸響應(yīng)元件和8個(gè)茉莉酸響應(yīng)元件，其表達(dá)可能較易受到這兩種激素誘導(dǎo)(見(jiàn)圖5)。

圖5 杧果MiPEPCs家族啟動(dòng)子區(qū)域順式作用元件分析

2.6MiPEPC轉(zhuǎn)錄組表達(dá)分析

杧果不同組織的表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，MiPEPC基因在阿方索杧不同組織中的表達(dá)具有偏好性，4個(gè)成員在7個(gè)組織(根、樹(shù)皮、葉片、果皮、果肉、種子和花)中均有表達(dá)，但表達(dá)差異較大。MiPEPC1在根(TPM≈60.93)和花穗(TPM≈52.18)中高表達(dá)，在根中的表達(dá)量分別是MiPEPC2、MiPEPC3和MiPEPC4的12.91、9.62和1.82倍，在花穗中的表達(dá)量分別是MiPEPC2、MiPEPC3和MiPEPC4的15.53、2.53和8.52倍，在葉片、樹(shù)皮、種子和果皮中也有相對(duì)較高的表達(dá)，在果肉中則相對(duì)低表達(dá)。MiPEPC2在種子中的表達(dá)量相對(duì)較高(TPM≈8.95)，在其他各組織中表達(dá)量相對(duì)較低。MiPEPC3在花穗(TPM≈20.65)、果皮(TPM≈28.58)和果肉(TPM≈23.58)中有較高表達(dá)；MiPEPC4則在花穗中低表達(dá)(TPM≈6.13)，在其他組織中較高表達(dá)(見(jiàn)圖6)。表明杧果MiPEPCs在不同組織中可能承擔(dān)不同的作用。

圖6 MiPEPC基因在阿方索杧不同組織表達(dá)情況

高糖品種臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧和低糖品種熱農(nóng)1號(hào)杧未熟(花后30 d)至完熟過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄組表達(dá)分析顯示，MiPEPC2在兩個(gè)品種不同發(fā)育階段果肉中均低表達(dá)，推測(cè)其可能與果肉發(fā)育的相關(guān)性不大。MiPEPC1、MiPEPC3在兩個(gè)品種中有相似的表達(dá)模式，即在果實(shí)發(fā)育前期表達(dá)量低，而在果實(shí)發(fā)育后期高表達(dá)；且同一發(fā)育時(shí)期在臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧中表達(dá)量顯著高于熱農(nóng)1號(hào)杧。MiPEPC4在兩個(gè)品種不同發(fā)育階段果肉中表達(dá)量最高，且在不同品種中呈現(xiàn)出不同的表達(dá)模式，臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧在果實(shí)完熟期時(shí)MiPEPC4高表達(dá)，熱農(nóng)1號(hào)杧在果肉發(fā)育中后期MiPEPC4高表達(dá)(見(jiàn)圖7)。

注：T-Unripe、T-Early ripe、T-Patially ripe、T-Fully ripe為臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧未成熟、綠熟、中等成熟、完熟果實(shí)，R-Unripe、R-Early ripe、R-PaRially ripe、R-Fully ripe為熱農(nóng)1號(hào)杧未成熟、綠熟、中等成熟、完熟果實(shí)；數(shù)字代表重復(fù)。

2.7 qPCR定量分析

為了驗(yàn)證MiPEPCs的表達(dá)情況，重新采集杧果樣品，開(kāi)展qPCR實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，貴妃杧各組織中，MiPEPC1的表達(dá)量相對(duì)較高，MiPEPC2，MiPEPC3和MiPEPC4表達(dá)量相對(duì)較低，在有些組織中甚至幾乎不表達(dá)，如貴妃杧的花、果皮、果肉和種子?？傮w而言，MiPEPCs在貴妃杧中的表達(dá)與阿方索杧轉(zhuǎn)錄組中表達(dá)情況相似，都顯示出了一定的偏好性，但存在差異，這可能由于品種間存在生理生化上的差異。

在高糖品種紅杧6號(hào)和低糖品種香杧果肉組織的qPCR試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，MiPEPC2和MiPEPC4表達(dá)較低且無(wú)明顯差異。MiPEPC1和MiPEPC2表達(dá)量較高，且與高糖品種臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧與低糖品種熱農(nóng)1號(hào)杧轉(zhuǎn)錄組中的相對(duì)表達(dá)情況幾乎一致。即MiPEPC1和MiPEPC2在兩個(gè)品種中均是完熟時(shí)期表達(dá)量更高，且同一時(shí)期在高糖品種紅杧6號(hào)果肉中的相對(duì)表達(dá)量明顯高于低糖品種香杧，驗(yàn)證了此前的推測(cè)(見(jiàn)圖8)。

圖8 杧果MiPEPC熒光定量分析

3 結(jié)論與討論

本研究從杧果基因組共鑒定得到4個(gè)MiPEPC家族成員，該家族蛋白長(zhǎng)度、等電點(diǎn)、相對(duì)分子質(zhì)量等理化性質(zhì)較為穩(wěn)定，且均定位于細(xì)胞質(zhì)。這與大豆[10]、油菜[19]、水稻[9]上的研究結(jié)果相似。聯(lián)合擬南芥、水稻、菠蘿和杧果PEPC基因進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化、保守結(jié)構(gòu)域和保守基序分析，發(fā)現(xiàn)可分為2個(gè)亞族，其中3個(gè)MiPEPCs聚集在第I亞族(PTPC)，MiPEPC4在第II亞族(BTPC)，且不同物種均僅有1個(gè)BTPC。

所有PEPCs蛋白均含有PEPcas結(jié)構(gòu)域，同一亞組的保守結(jié)構(gòu)域趨向于相似位置，保守基序的種類(lèi)和位置也較為相似，并且不同PEPCs蛋白間至少存在8個(gè)共同的保守基序；表明PEPCs家族成員蛋白在不同物種間存在一定的保守性，但植物型和細(xì)菌型的杧果MiPEPCs基因結(jié)構(gòu)上差異較大[20]。細(xì)菌型的2個(gè)PEPcas，分別與PTPCase的5′端和3′端有一定的相似性，但其蛋白間差異則較大，且在不同物種中(包括單子葉和雙子葉植物)均能得到相似的結(jié)果，這或許說(shuō)明，PTPC和BTPC最初來(lái)源于同一祖先基因，但兩者進(jìn)化上分化的時(shí)間應(yīng)相當(dāng)久遠(yuǎn)(早于雙子葉植物和單子葉植物分離時(shí)間)，且分化后PTPCs和BTPCs在不同物種中穩(wěn)定遺傳[21]。

基因的表達(dá)往往受到啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件調(diào)控[22]，有研究表明，存在多重應(yīng)激反應(yīng)的基因常與啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件密切相關(guān)[23]。從啟動(dòng)子區(qū)域順勢(shì)作用元件分析來(lái)看，MiPEPCs基因啟動(dòng)子區(qū)含有大量的光信號(hào)誘導(dǎo)和激素響應(yīng)相關(guān)的元件，說(shuō)明該家族可能在杧果的光響應(yīng)和激素響應(yīng)等過(guò)程發(fā)揮重要作用；同時(shí)也說(shuō)明MiPEPCs基因的表達(dá)存在多重因素的調(diào)控。其中MiPEPC2啟動(dòng)子上含有激素元件最多，特別是脫落酸ABA和茉莉酸(MeJA)元件，分別有6個(gè)和8個(gè)，說(shuō)明該基因可能較易受到脫落酸ABA和茉莉酸(MeJA)的誘導(dǎo)，參與杧果逆境響應(yīng)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等過(guò)程[24]。

在不同組織中的表達(dá)情況顯示，MiPEPCs在不同組織中均有表達(dá)，但表達(dá)差異較大，具有偏好性。在葉片中表達(dá)量較高的是MiPEPC1和MiPEPC4，結(jié)合MiPEPC1為PTPC，推測(cè)其可能在杧果光合作用中起到重要作用；而MiPEPC4則可能配合MiPEPC1發(fā)揮作用。除此之外，MiPEPC1在杧果根、花和果皮組織中高表達(dá)，MiPEPC3在花、果皮、果肉中高表達(dá)，MiPEPC4在樹(shù)皮、根、花、果皮和果肉中高表達(dá)；表明杧果PEPC家族可能參與多個(gè)非光合作用生物學(xué)過(guò)程[25]，MiPEPC4(細(xì)菌型)的功能尤其值得深入了解。

在其他植物上的研究表明，PTPCs參與果實(shí)成熟過(guò)程。番茄上的研究表明，在果實(shí)成熟過(guò)程中，PTPC可能通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞中蘋(píng)果酸和檸檬酸的積累來(lái)影響呼吸作用[8，26]，并為糖積累提供碳源[27]；香蕉成熟過(guò)程中PTPC的磷酸化可能與起到維持細(xì)胞碳骨架的作用有關(guān)[28]。此外，還有研究表明，番茄果實(shí)PTPC主要位于果皮快速擴(kuò)張的細(xì)胞中，其產(chǎn)生蘋(píng)果酸用于維持滲透電位，使細(xì)胞快速擴(kuò)張[5]。關(guān)于BTPCs功能的研究則較少，有研究認(rèn)為，BTPC編碼的蛋白可能與植物型 PEPC蛋白共同構(gòu)成八聚體復(fù)合體，被多個(gè)磷酸化位點(diǎn)調(diào)控[25]。在高糖品種臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧和低糖品種熱農(nóng)1號(hào)杧不同發(fā)育階段的果肉中，PTPC基因MiPEPC1、MiPEPC3有相似的表達(dá)模式，即在果實(shí)發(fā)育前期表達(dá)量低，而在果實(shí)發(fā)育后期高表達(dá)；且同一發(fā)育時(shí)期在高糖品種臺(tái)農(nóng)一號(hào)杧中表達(dá)量顯著高于低糖品種熱農(nóng)1號(hào)杧，表明MiPEPC1、MiPEPC3可能與杧果果實(shí)成熟過(guò)程中生理生化反應(yīng)密切相關(guān)。在高糖品種紅杧6號(hào)和低糖品種香杧果肉qPCR試驗(yàn)，很好地驗(yàn)證了這一推測(cè)。BTPC基因MiPEPC4在兩個(gè)品種果肉發(fā)育過(guò)程中沒(méi)有明顯的相似性，但表達(dá)差異較大，其可能也參與到杧果果實(shí)成熟的某些生物學(xué)過(guò)程。總之，杧果PEPCs在果實(shí)發(fā)育中的作用值得進(jìn)一步探討。

本研究從杧果全基因組鑒定得到分屬植物型和細(xì)菌型的4個(gè)MiPEPCs，全面分析了其理化性質(zhì)、保守結(jié)構(gòu)域、保守基序、系統(tǒng)進(jìn)化、基因結(jié)構(gòu)、順勢(shì)作用元件及在杧果不同組織的表達(dá)情況，初步推斷MiPEPC1、MiPEPC3可能參與杧果果實(shí)成熟過(guò)程，為進(jìn)一步研究杧果MiPEPC的功能奠定了基礎(chǔ)。