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GDP-甘露糖脱氢酶(GMD)是褐藻酸合成途径的限速酶,海带中GMD基因的功能及特性尚未解析。本研究在前期海带转录组数据分析的基础上,通过RACE法克隆得到两条海带GMD基因(Sjgmd1,Sjgmd2)全长序列。同源比对分析表明,两者都属于GDP-甘露糖脱氢酶/UDP-葡萄糖脱氢酶家族的成员。Sjgmd1和Sjgmd2的ORF序列长度分别为963 bp和948 bp,两者之间表现70.06%的一致性。SjGMD1和SjGMD2的主要二级结构均为无规则卷曲和α-螺旋。多序列比对及三维结构模拟预测表明,海带中GMD可能存在与细菌GMD不同的结合及催化机制。酶动力学分析结果表明,SjGMD1的最适温度和最适pH值分别为30℃,8.0;而SjGMD2的最适温度和最适p H值分别为20℃和8.25。SjGMD1对GDP-甘露糖和NAD+的Km值分别为289μM和139μM;SjGMD2对GDP-甘露糖和NAD+的Km值分别为177μM和195μM。此外,我们还对褐藻酸合成途径中的磷酸甘露糖变位酶(PMM)基因进行了分析,获得两条海带PMM基因序列(Sjpmm1、Sjpmm2)。其中,Sjpmm1为HAD超家族成员,ORF长759 bp,编码1个含有252个氨基酸序列,分子量约为28.51 kDa;而Sjpmm2属于磷酸己糖变位酶超家族的成员,ORF长1866 bp,编码含621个氨基酸的蛋白,分子量约为66.49 kDa。海带PMM基因的二级结构均以α-螺旋为主。分子进化分析表明,Sjpmm1来自于原始真核生物,而Sjpmm2是通过基因水平转移从细菌中获得。qRT-PCR检测分析发现,Sjpmm1和Sjpmm2在高温或者低温刺激时表达量均有上升趋势,表明海带受温度胁迫时,PMM活性提高,岩藻聚糖或褐藻酸的合成增加。此外,体外表达高浓度可溶性融合蛋白,为后续PMM功能分析打下基础。