トマトテルペンシンターゼ遺伝子ファミリー

テルペノイドクラスの化合物は、植物と環境との相互作用において多くの役割を果たしています。たとえば、花粉媒介者を引き付けたり、害虫から植物を守ったりします。ここでは、栽培トマト（Solanum lycopersicum）のゲノムには、機能的または潜在的に機能的な29を含む44のテルペンシンターゼ（TPS）遺伝子が含まれていることを示しています。これら29のTPS遺伝子のうち、26は植物の少なくともいくつかの臓器または組織で発現しました。8つのTPSタンパク質の酵素機能が以前に報告されており、ここでは10の追加トマトテルペンシンターゼの特定のin vitro触媒活性を報告します。トマトTPS遺伝子の多くは、特に染色体1、2、6、8、および10染色体にあるクラスターに見られます。以前に被子植物で特定されたすべてのTPSファミリークレードもトマトに存在します。12人のメンバーを持つトマトで見つかった機能性TPS遺伝子の最大のクレードはTPS-Aクレードであり、セスキテルペンシンターゼのみをエンコードするように見えます。いくつかの追加のセスキテルペンシンターゼは、TPS-Bクレード遺伝子によってエンコードされています。トマトセスキテルペンシンターゼの一部は、in vitroでもZ、Z-ファルネシルジオン酸を使用し、E、E、E-ファルネシルジフォン酸基質よりも効率的に使用しています。モノテルペン合成酵素をコードする遺伝子も一般的であり、TPS-B、TPS-G、およびTPS-E/Fの3つのクレードに分類されます。ジベレリンの前駆体であるEnt-Kaureneの合成に関与する2つの酵素を除き、他のトマトTPS遺伝子はこれまでディテルペンシンターゼをエンコードすることを実証できませんでした。

Compounds of the terpenoid class play numerous roles in the interactions of plants with their environment, such as attracting pollinators and defending the plant against pests. We show here that the genome of cultivated tomato (Solanum lycopersicum) contains 44 terpene synthase (TPS) genes, including 29 that are functional or potentially functional. Of these 29 TPS genes, 26 were expressed in at least some organs or tissues of the plant. The enzymatic functions of eight of the TPS proteins were previously reported, and here we report the specific in vitro catalytic activity of 10 additional tomato terpene synthases. Many of the tomato TPS genes are found in clusters, notably on chromosomes 1, 2, 6, 8, and 10. All TPS family clades previously identified in angiosperms are also present in tomato. The largest clade of functional TPS genes found in tomato, with 12 members, is the TPS-a clade, and it appears to encode only sesquiterpene synthases, one of which is localized to the mitochondria, while the rest are likely cytosolic. A few additional sesquiterpene synthases are encoded by TPS-b clade genes. Some of the tomato sesquiterpene synthases use z,z-farnesyl diphosphate in vitro as well, or more efficiently than, the e,e-farnesyl diphosphate substrate. Genes encoding monoterpene synthases are also prevalent, and they fall into three clades: TPS-b, TPS-g, and TPS-e/f. With the exception of two enzymes involved in the synthesis of ent-kaurene, the precursor of gibberellins, no other tomato TPS genes could be demonstrated to encode diterpene synthases so far.