甘蔗苯丙氨酸解氨酶基因_PAL_的克隆和表达分析
苯丙氨酸解氨酶_PAL_的研究进展_崔建东
食品工业科技
ScienceandTechnologyofFoodIndustry
综 述
苯丙氨酸解氨酶 (PAL)的研究进展
崔建东 , 李 艳 , 牟德华 (河北科技大学生物科学与工程学院 , 河北石家庄 050018)
苯丙氨酸解 氨酶 (Phenylalanineammonialyase, PAL, EC.4.3.1.5)广泛存在于各种植物和少数微生物 中 , 是植物体内次生代谢的关键酶和限速酶 , 在微生 物中可催化 L-苯丙氨酸脱氨生成肉桂酸和氨 。 纯化 后的 PAL可以用于治疗某些肿瘤 [ 1] , 监控苯丙酮尿 患者血浆中的苯丙氨酸含量 , 治疗苯丙酮尿患者[ 2] , 但其主要用途是催化反式肉桂酸转化合成 L-苯丙氨 酸 (L-phenylalanine, L-phe)。 L-phe是合成阿斯巴 甜 (aspartame, APM)的主要原料 , 随着 APM的全球 热销和反式肉桂酸生产成本的降低 , 利用 PAL转化 反式肉桂酸合成 L-phe的方法成为当前生物化工领 域研究的热点 。本文就 PAL的基本特点及近几年的 研究进展作简要介绍 , 重点介绍微生物 PAL的研究 进展 。
3 微生物 PAL研究
1966年 , Ogata等 [ 9] 在研究芳香族氨基酸的微生 物代谢时发现 , 红酵母属中的某些种能以 L-苯丙氨 酸为唯一碳 、氮源生长 , 并在培养基中积累肉桂酸 。 随后 , 该酶相继在其它微生物中被发现 , 主要有霉菌 与酵母菌 。包括[ 10] :链霉菌属 (Streptomyces)、枝孢霉 属 (Cladosporium)、粘 滑 菇 属 (Hebeloma)、鳞 伞 属 (Pholiola)、 鬼 伞 属 (Coprinus)、 共 头 霉 (Symcephalasilrum)、烟熏离褶伞属 (Lyophyllum)、内 孢霉 属 (Endomuces)、曲 霉属 (Asperhilllus)、地霉 属 (Geotricum)、 从 梗 孢 属 (Monilella)、 小 丛 壳 属 (Glomerella)、卵 孢酵母 属 (Oosporidium)、类酵 母属 (Saccharomycodes)、掷酵母属 (Sporidiobolus)。 目前 , 对微生物 PAL的研究主要集中在菌种选育以及提高 PAL活性和稳定性方面 。
植物香豆素生物合成途径及关键酶基因的研究现状
2022年第12期现代园艺香豆素类化合物是具有芳香气味的天然产物，通过植物酪氨酸衍生出苯丙烷内酯，从细菌次生代谢产物中鉴定出多种香豆素。
目前，在豆科等74科植物中发现香豆素类化合物，自然界发现香豆素具有抗病毒保护心脏等药理作用，影响多种植物的生长发育，具有调节根系微生物群落结构等作用。
根据化合物母核结构分为简单香豆素、异香豆素类等，在自然界中主要分布于菊科、瑞香科等植物中，香豆素类化合物具有光学活性用作荧光增白剂等，合成新型香豆素化合物应用前景广阔，香豆素生物合成主要细节处于探索阶段，本文综述香豆素植物体内相关功能，介绍关键酶基因研究进展，为后续研究提供理论参考。
1香豆素类化合物简介1.1香豆素类型香豆素是重要的有机杂环化合物，其衍生物具有多种生理学性质，如抗凝血作用等，某些香豆素衍生物具有抗HIV活性，有些在临床上作为口服抗凝血药广泛应用。
香豆素分子存在C=C双键及内酯结构，具有优异的光学性能，使其呈现荧光量子收率高等特点，是荧光传感器分子设计中的优秀候选荧光团，在医化生等领域广泛应用。
香豆素具有芬芳气味，可在饮料食品中作为芳香剂[1]。
天然香豆素类化合物主要存在于瑞香科、芸香科等高等植物中。
目前发现天然香豆素类化合物有近千种，可分为简单香豆素，吡喃香豆素等类型。
简单香豆素是在苯环上具有取代基香豆素，苯环上的C-6位电负荷性较高，含氧取代基多出现在C-6位上。
呋喃香豆素类结构中呋喃环是6位异戊烯基于7位羟基环合成，根据呋喃环与母体骈合位置分为线性与角型，常见线型有补骨脂素等[2]。
吡喃香豆素是6位异戊烯形成2，2-二甲基-a-吡喃环结构化合物，常见线型吡喃香豆素有独活中的花椒内酯，角型吡喃香豆素有白花前胡中的邪蒿内酯。
1.2香豆素化合物的功能香豆素是最简单的植物次生代谢物，细胞受损后释放，香豆素化合物具有抗病毒、抗HIV等多种药理作用[3]。
香豆素主要功能包括参与植物生长过程，香豆素可通过抑制水稻脱落酸分解代谢延迟种子萌发，可抑制超氧化合物歧化酶活性，破坏小麦糊粉层氧化还原稳态，可能在基因转录中起诱导因子作用，香豆素对许多杂草种子萌发具有较强抑制作用。
果蔬采后酶促褐变的机制及控制技术研究进展
果蔬采后酶促褐变的机制及控制技术研究进展作者：闵婷谢君郑梦林易阳王丽梅王宏勋来源：《江苏农业科学》2016年第01期摘要：果蔬因其富含维生素、有机酸，无机盐以及植物纤维等营养物质，越来越受消费者青睐。
然而果蔬在采后运输，贮藏和加工过程中极易发生褐变，不仅影响产品的外观、风味、营养，而且还大大降低贮藏加工性能，因此褐变一直是果蔬采后研究的热点。
本文从果蔬褐变的原因、酶促褐变的机制、果蔬褐变控制技术3个方面综述了果蔬采后酶促褐变研究进展。
关键词：果蔬；褐变；研究进展；酶；保鲜；控制技术中图分类号：TS255.3 文献标志码：A 文章编号：1002—1302（2016）01—0273—03许多新鲜果蔬在加工、物流及销售过程中造成的损伤，易使果蔬原有色泽发生改变，这种现象称为褐变。
目前，普遍认为引起果蔬褐变表现在两方面：酶促褐变和非酶促褐变。
酶促褐变是组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类，醌类聚合形成褐色物质从而导致组织变色；非酶促褐变是指由各种非酶原因引起的化学反应而造成的果肉或果皮的褐变。
果蔬产品的褐变，不仅影响其外观，而且严重影响其风味和营养价值，已经成为制约果蔬产业发展的“瓶颈”。
1果蔬褐变的原因果蔬褐变从本质上可分为两大类，即非酶促褐变和酶促褐变。
非酶促褐变是由各种非酶原因引起化学反应导致的褐变，包括焦糖化反应、美拉德反应、维生素c氧化分解、多元酚氧化缩合反应等。
酶促褐变是果蔬组织体内的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类，醌类再聚合形成褐色物质，从而导致组织变色。
众多研究表明果蔬褐变以酶促褐变为主。
2果蔬酶促褐变的机制酶促褐变机制一直是科学工作者研究的热点，曾先后提出乙醛乙醇毒害学说、氧自由基假说、维生素C保护假说、酚-酚酶区域分布等学说，其中酚-酚酶区域分布学说最具说服力。
在植物组织细胞中，质膜形成天然的保护屏障，能保证膜内外物质交换顺利进行，酚类物质通常分布在组织细胞液泡内，而酚酶主要存在于各种质体或细胞质内。
甘蔗苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的克隆和表达分析
苯丙氨酸解氨酶基因 （ Ｓ ｃ Ｐ Ａ Ｌ ） ，是典型的 Ｐ ＡＬ家族成员，推测其参与了甘蔗抗黑穗病过程，且在甘蔗抗寒、抗旱
和抗盐胁迫过程也起 到某种 作用 。
关键词 ：甘蔗 ；苯 丙氨酸解氨酶；基 因克 隆；表达分析
Ｃｌ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓｕ ｇ ａ ｒ ｃ ａ ｎ ｅ
ｒ ｅ ａ ｌ ＿ ｔ ｉ ｍ ｅ Ｐ Ｃ Ｒ分析表 明 Ｐ Ａ Ｌ为组成型表达 ，在根 中的表达量最高 ，是叶 中表达量的 ６ ６ 倍 。其在低温 （ ４ ℃） 、聚 乙二醇 （ Ｐ Ｅ Ｇ） 、Ｎ ａ Ｃ １ 和Ｈ ２ ０ 四种外源胁迫下均诱 导表 达，但表 达模 式不同。【 结论 】从 甘蔗 品种 Ｒ Ｏ Ｃ ２ ２中克 隆获得
甘蔗苯丙氨酸解氨酶 基 因 （ ）的克隆和表 达分析
宋修鹏 ，黄 杏 ，莫凤连 ，田丹丹 。 ，杨丽涛 ，李杨瑞 ，陈保善
（ 广西 大 学农学 院／ 亚热带 农业 生物 资源 保护 与利 用 国家重 点实 验室 ，南 宁 ５ ３ ０ ０ ０ ４ ： 中 国农业 科学 院甘 蔗研 究 中心 ／ 农 业部 广西 甘蔗 生物 技术 与 遗传 改 良重点 实验 室／ 广西农 业科 学院 甘蔗 研究 所／ 广 西甘 蔗遗 传 改 良重 点实 验室 ， 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ７ ； 广 西 农业科 学 院生物 技 术研 究所 ，南 宁 ５ ３ ０ ０ ０ ７ ）
Ｎ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ５ ３ ０ ０ ０ ４ ； Ｓ ｕ ｇ ａ ｒ ｃ ａ ｎ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈＣ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙｏ ｆ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ￣ Ｋ ｅ ｙＬ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙｏ ｆ Ｓ ｕ ｇ ａ ｒ ｃ ａ ｎ ｅ Ｂ ｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
棉花PAL_基因家族的全基因组鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析
山西农业科学 2023，51（9）：961-973Journal of Shanxi Agricultural Sciences棉花PAL 基因家族的全基因组鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析王梓钰，古丽斯坦·赛米，刘隋赟昊，黄耿青，张经博，郭彦君（新疆师范大学 生命科学学院/新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室，新疆 乌鲁木齐 830054）摘要：苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia lyase ，PAL ）是苯丙烷代谢的关键酶和限速酶，在植物的生长发育、抗病虫害和抗逆等方面发挥着重要作用。
研究在全基因组水平上对棉花PAL 基因家族进行了鉴定和分析，以了解棉花中PAL 的功能，为后续深入研究棉花PAL 功能提供一定参考。
结果表明，在陆地棉（Gossypium hir⁃sutum ）、海岛棉（Gossypium barbadense ）、草棉（Gossypium herbaceum ）和雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii ）中分别鉴定出15、13、7、8个PAL 基因。
进化分析结果显示，棉花PAL 基因家族可分为3个亚组。
保守基序和基因结构分析显示，亲缘关系近的PAL 基因之间的保守基序组成和基因结构也十分相似。
启动子分析显示，GhPAL 基因的启动子上存在多个与非生物和生物胁迫应答以及激素信号转导相关的顺式作用元件。
组织表达模式分析表明，GhPAL 基因主要在根、茎、花丝和胚珠中高表达。
转录组和qPCR 分析显示，部分GhPAL 基因的表达量在PEG 、盐、高温、低温和碱胁迫下显著提高，其中一些GhPAL 基因能够对多种非生物胁迫作出响应。
生物胁迫转录组数据显示，GhPAL1/GhPAL5/GhPAL13的表达在大丽轮枝菌处理条件下发生显著上调。
GhPAL 基因在逆境胁迫下的表达分析结果说明，PAL 基因可能在棉花应答逆境胁迫的过程中发挥一定的功能。
苯丙氨酸解氨酶(PAL)提取液
苯丙氨酸解氨酶(PAL)提取液简介：苯丙氨酸解氨酶(L－phenylalanine ammonia-lyase ，PAL)是催化直接脱掉L-苯丙氨酸上的氨而生成反式桂皮酸的酶。
该酶多存在于高等植物、酵母、菌类可溶性部分物质，是1961年J.Koukol 在大麦中发现的，推测其分子量约为30万，这是一个可把苯丙氨酸用于酚类化合物合成的酶。
在组织中的活性可随外界因素而发生显著变化，用光照、病伤害、植物激素处理等会使活性显著增加。
在多数情况下，在组织中活性增加时，酶发生失活作用，这时组织中具有活性酶的量很快就会减少，据认为这种失活是与类蛋白质物质作用有关。
Leagene 苯丙氨酸解氨酶(PAL)提取液主要用于裂解植物组织，提取样品中的苯丙氨酸解氨酶。
该试剂仅用于科研领域，不宜用于临床诊断或其他用途。
组成：自备材料：1、蒸馏水2、离心管或试管3、匀浆器或研钵4、低温离心机操作步骤(仅供参考)：1、取植物组织清洗干净，切碎。
2、加入苯丙氨酸解氨酶(PAL)提取液，冰浴情况下充分捣碎或研磨。
3、离心，留取上清液。
4、冻存，用于苯丙氨酸解氨酶的检测或其他用途。
计算：组织或植物粗酶液获得率(ml)=上清液体积(ml)/组织或植物质量×100%注意事项：编号名称CS0366Storage 苯丙氨酸解氨酶(PAL)提取液500ml 4℃避光使用说明书1份1、待测样品中不能含有磷酸酶抑制剂，同时需避免反复冻融。
2、所测样本的值高于标准曲线的上限，应用苯丙氨酸解氨酶(PAL)提取液稀释样品后重新测定。
3、为了您的安全和健康，请穿实验服并戴一次性手套操作。
有效期：12个月有效。
相关：编号名称CC0007磷酸缓冲盐溶液(10×PBS,无钙镁)CS0001ACK红细胞裂解液(ACK Lysis Buffer)DC0032Masson三色染色液DF0135多聚甲醛溶液(4%PFA)NR0001DEPC处理水(0.1%)PS0013RIPA裂解液(强)TC1167尿素(Urea)检测试剂盒(脲酶波氏比色法)。
拟南芥苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因的研究进展
拟南芥苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因的研究进展孙海燕;全雪丽;付爽;吴松权【摘要】苯丙氨酸解氨酶(PAL)是催化苯丙烷代谢途径第1步反应的限速酶,广泛地参与植物生长发育过程中的各种生理活动.本文概述了拟南芥PAL基因的分子生物学和生理学研究进展,主要包括PAL基因的结构、表达特性、调控机制及其参与的植物生理学的意义,为进一步阐明PAL基因的功能提供参考依据.【期刊名称】《延边大学农学学报》【年(卷),期】2016(038)001【总页数】5页(P88-92)【关键词】拟南芥;苯丙氨酸解氨酶;表达;生理作用【作者】孙海燕;全雪丽;付爽;吴松权【作者单位】延边大学农学院,吉林延吉133002;延边大学农学院,吉林延吉133002;延边大学农学院,吉林延吉133002;延边大学农学院,吉林延吉133002【正文语种】中文【中图分类】Q943苯丙烷代谢途径是陆生植物生长和发育所必需的，是植物长期适应自然环境的结果[1-2]。
苯丙氨酸解氨酶(EC 4.3.1 5, PAL)催化L-苯丙氨酸(L-Phe)的非氧化脱氨基作用，生成肉桂酸，是生物合成苯丙烷类天然产物的第1步[3-4]，也是第1个被鉴定的植物“防御基因”[5]。
也是苯丙烷类代谢途径中研究最多的酶[6]。
肉桂酸是植物生长、发育和环境适应所必需的各种苯丙烷类物质的合成起始物[7]。
苯丙烷类化合物是植物中大量酚类化合物的前体，包括木质素、黄酮类、异黄酮类、香豆素、芪类和水杨酸等，它们在维持植物结构、抵御紫外线、形成花青素和植保素、保持花粉活力、信号转导与交流等方面发挥着重要作用 [1,5,8]。
自1961年Koukol和Conn首次描述PAL以来，苯丙氨酸解氨酶得到了广泛的研究[9]，它是控制苯丙烷途径生物合成去向的关键酶和限速酶[7,10]。
拟南芥是一种十字花科植物，广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究，已成为一种典型的模式植物，该植物具有个体小、生长周期快、形态特征简单、生命力强、基因组小、遗传操作简单等优点[11-12]。
粉蕉PAL_家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析
江苏农业学报(ＪｉａｎｇｓｕＪ.ｏｆＡｇｒ.Ｓｃｉ.)ꎬ２０２３ꎬ３９(６):１２８６￣１２９３ｈｔｔｐ://ｊｓｎｙｘｂ.ｊａａｓ.ａｃ.ｃｎ曾㊀坚ꎬ王舒婷ꎬ周洁薇ꎬ等.粉蕉ＰＡＬ家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析[Ｊ].江苏农业学报ꎬ２０２３ꎬ３９(６):１２８６￣１２９３.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣４４４０.２０２３.０６.００３粉蕉ＰＡＬ家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析曾㊀坚１ꎬ㊀王舒婷１ꎬ㊀周洁薇１ꎬ㊀胡㊀伟２ꎬ３ꎬ㊀曾力旺２ꎬ３(１.韶关学院广东省粤北食药资源利用与保护重点实验室/韶关学院英东生物与农业学院ꎬ广东韶关５１２００５ꎻ２.中国热带农业科学院热带生物技术研究所ꎬ海南海口５７１１０１ꎻ３.中国热带农业科学院科技信息研究所ꎬ海南海口５７１１０１)收稿日期:２０２２￣１２￣１０基金项目:广东省基础与应用基础研究基金项目(２０２３Ａ１５１５０１０３３６㊁２０２１Ａ１５１５０１１２３６)ꎻ广东省普通高校重点领域专项(２０２２ＺＤＺＸ４０４７)ꎻ韶关学院重点项目(ＳＺ２０２２ＫＪ０５)ꎻ国家自然科学基金项目(３１９０１５３７)ꎻ韶关学院博士启动项目(９９０００６１５)ꎻ国家级大学生创新创业训练计划项目(２０２３１０５７６００９)作者简介:曾㊀坚(１９８７－)ꎬ男ꎬ湖南岳阳人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向为植物基因功能研究ꎮ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｚｅｎｇｊｉａｎ＠ｓｇｕ.ｅｄｕ.ｃｎ通讯作者:曾力旺ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｚｅｎｇｌｉｗａｎｇ＠１６３.ｃｏｍ㊀㊀摘要:㊀苯丙氨酸解氨酶(ＰＡＬ)在植物生长发育和对生物/非生物胁迫的响应中起着重要作用ꎬ因此有必要对香蕉中的ＰＡＬ家族基因进行详细的研究ꎮ本研究从粉蕉基因组中鉴定出８个ＭａＰＡＬ基因ꎬ分别命名为ＭａＰＡＬ１~ＭａＰＡＬ８ꎬ在系统发育树中ＭａＰＡＬ６基因单独被分成一支ꎮ根据基因系统进化关系㊁蛋白质结构域和基因结构的分析ꎬ８个ＭａＰＡＬ基因属于ＰＡＬ家族基因ꎮ转录组分析结果表明ꎬＭａＰＡＬ基因参与了粉蕉的发育㊁成熟以及对生物/非生物胁迫的响应ꎮＭａＰＡＬ４基因在所有果实发育和成熟阶段都表现出高表达ꎮＭａＰＡＬ１和ＭａＰＡＬ７基因可能对非生物胁迫有响应ꎬＭａＰＡＬ２和ＭａＰＡＬ８基因的表达在香蕉枯萎病菌４号生理小种(Ｆｏｃ４)侵染时被明显抑制ꎬ可能响应Ｆｏｃ４的侵染ꎮ和巴西蕉相比ꎬＭａＰＡＬ基因在粉蕉中被低温和渗透胁迫诱导的程度要高ꎮ本研究结果为进一步研究香蕉ＰＡＬ家族基因的功能提供了基础ꎬ也为香蕉遗传改良提供了潜在基因资源ꎮ关键词:㊀粉蕉ꎻＰＡＬ家族基因ꎻ非生物胁迫ꎻ生物胁迫中图分类号:㊀Ｓ６６８.１㊀㊀㊀文献标识码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀１０００￣４４４０(２０２３)０６￣１２８６￣０８ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓｉｎＰｉｓａｎｇＡｗａｋａｎｄｔｈｅｉｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａ￣ｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＺＥＮＧＪｉａｎ１ꎬ㊀ＷＡＮＧＳｈｕ￣ｔｉｎｇ１ꎬ㊀ＺＨＯＵＪｉｅ￣ｗｅｉ１ꎬ㊀ＨＵＷｅｉ２ꎬ３ꎬ㊀ＺＥＮＧＬｉ￣ｗａｎｇ２ꎬ３(１.ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＦｏｏｄａｎｄＭｅｄｉｃｉｎａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＮｏｒｔｈｅｒｎＲｅｇｉｏｎꎬＳｈａｏｇｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ/ＨｅｎｒｙＦｏｋＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＳｈａｏｇｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｏｇｕａｎ５１２００５ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｒｏｐｉｃａｌＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＣｈｉｎｅｓｅＡ￣ｃａｄｅｍｙｏｆＴｒｏｐｉｃａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＨａｉｋｏｕ５７１１０１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＴｒｏｐｉｃａｌＡｇｒｉｃｕｌ￣ｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＨａｉｋｏｕ５７１１０１ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅａｍｍｏｎｉａ￣ｌｙａｓｅ(ＰＡＬ)ｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈꎬｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｂｉｏｔｉｃ/ａｂｉ￣ｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓｅｓ.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓｉｎｂａｎａｎａ.ＩｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬｅｉｇｈｔＭａＰＡＬｇｅｎｅｓｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｆｒｏｍｔｈｅＰｉｓａｎｇＡｗａｋｇｅｎｏｍｅꎬｗｈｉｃｈｗｅｒｅｎａｍｅｄａｓＭａＰＡＬ１－ＭａＰＡＬ８.ＴｈｅＭａＰＡＬ６ｇｅｎｅｗａｓｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｏｎｅｂｒａｎｃｈ.Ｔｈｅｐｈｙ￣ｌｏｇｅｎｅｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐꎬｐｒｏｔｅｉｎｄｏｍａｉｎａｎｄｇｅｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｅｉｇｈｔＭａＰＡＬｇｅｎｅｓｂｅｌｏｎｇｅｄｔｏＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓ.Ｔｒａｎ￣ｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＭａＰＡＬｇｅｎｅｗａｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬｍａｔｕｒａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｂｉｏｔｉｃ/ａｂｉｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓｅｓ.ＴｈｅＭａＰＡＬ４ｗａｓｈｉｇｈｌｙｅｘｐｒｅｓｓｅｄａｔｆｒｕｉｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｍａｔｕ￣ｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｓ.ＭａＰＡＬ１ａｎｄＭａＰＡＬ７ｍｉｇｈｔｒｅｓｐｏｎｄｔｏａｂｉｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓ.ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＭａＰＡＬ２ａｎｄＭａＰＡＬ８ｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｈｉｂｉｔｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｅｃｔｉｏｎｏｆＦｏｃ４ꎬｗｈｉｃｈｍａｙｒｅｓｐｏｎｄｔｏｔｈｅｉｎｆｅｃｔｉｏｎｏｆＦｏｃ４.ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＢｒａｚｉｌｉａｎｂａｎａｎａꎬＭａＰＡＬｇｅｎｅｓｗｅｒｅｈｉｇｈｌｙｉｎｄｕｃｅｄｂｙｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｏｓｍｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓｉｎＰｉ￣ｓａｎｇＡｗａｋ.Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅａｂａｓｉｓｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅ６８２１ｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｇｅｎｅｔｉｃｒｅｓｏｕｒｃｅｓｆｏｒｂａｎａｎａｇｅｎｅｔｉｃｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ＰｉｓａｎｇＡｗａｋꎻＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓꎻａｂｉｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓꎻｂｉｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓ㊀㊀苯丙氨酸解氨酶(ＰＡＬ)是苯丙烷代谢途径中的关键酶ꎬＰＡＬ广泛存在于各种植物中[１]ꎬ能够将保守的Ｌ￣苯丙氨酸转化为反式肉桂酸ꎮ在植物中ꎬ苯丙烷代谢途径是重要的次生代谢途径ꎬ它会影响植物中多种次级代谢产物合成ꎬ如类黄酮㊁木质素㊁花青素等ꎬ因此会参与植物的生长发育过程和响应多种非生物环境胁迫[２￣３]ꎮ此外ꎬＰＡＬ还是重要激素水杨酸合成途径的限速酶ꎬ因此ꎬＰＡＬ在植物的生物胁迫过程中也发挥着重要作用[４]ꎮ在植物中ꎬＰＡＬ通常是由小基因家族编码ꎬ最早从大麦中分离出了具有苯丙氨酸解氨酶活性的ＰＡＬ[５]ꎮ目前已经在不同物种中鉴定到ＰＡＬ家族基因ꎬ例如拟南芥[６]㊁水稻[７]㊁苹果[８]等ꎮＰＡＬ家族基因影响着植物的不同生长发育过程ꎬ如拟南芥中的ＰＡＬ２和ＰＡＬ４在种子中表达较高ꎬ而ＰＡＬ１㊁ＰＡＬ２和ＰＡＬ４在茎中表达较高[１]ꎮ在苹果中ꎬＰＡＬ在果实发育的早期和成熟期高表达[８]ꎬ表明其可能影响着果实的发育过程和最终果实的品质ꎬ这和ＰＡＬ影响类黄酮和花青素等次生代谢产物的合成和含量密切相关[３]ꎮＰＡＬ和木质素的合成密切相关ꎬ木质素对提高植株抵御干旱和病原菌侵染等逆境胁迫能力具有重要作用ꎬ在拟南芥中ＰＡＬ能促进木质素的合成来增加细胞壁的厚度[６]ꎻ在小麦中ꎬＴａＰＡＬ基因在根中的高表达可能提高了植株响应干旱胁迫的能力[９]ꎻ在感染不同病原菌后的玉米㊁小麦和水稻中ꎬＰＡＬ的表达水平都显著提高[１０￣１２]ꎮ因此ꎬＰＡＬ基因家族在植物的生长发育和逆境胁迫响应中都发挥不同的作用ꎮ香蕉(Ｍｕｓａｓｓｐ.)是热带地区广泛种植的水果ꎬ也是数百万人的重要粮食ꎮ大多数可食用栽培香蕉起源于种内或种间杂交的Ｍｕｓａａｃｕｍｉｎａｔａ和Ｍｕｓａｂａｌｂｉｓｉａｎａ[１３]ꎮ香蕉在生长过程中会遭受到香蕉枯萎病㊁低温㊁干旱等不同逆境的影响ꎬ对香蕉的产量和最终果实品质产生重要影响[１４￣１５]ꎮ而次级代谢产物影响着香蕉果实品质和抵抗不同逆境胁迫的能力ꎬ因此ꎬ研究香蕉中ＰＡＬ家族基因种类和不同逆境处理下的表达情况具有重要意义ꎮ本研究拟从香蕉基因组中鉴定得到ＰＡＬ家族基因ꎬ并研究它们的进化关系㊁基因结构和编码的蛋白质结构域ꎬ同时对其在不同器官㊁果实发育和成熟的不同阶段以及非生物/生物胁迫响应中的表达模式进行分析ꎬ以期为香蕉遗传改良提供基因资源ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀材料和处理方法粉蕉(Ｍｕｓａ.ＡＢＢｇｒｏｕｐꎬＰｉｓａｎｇＡｗａｋｓｕｂｇｒｏｕｐ)是一种具有良好风味的优良香蕉品种ꎬ对逆境具有很好的适应性ꎮ将粉蕉苗种植在无菌土壤塑料盆中ꎬ在生长室中培养ꎬ培养条件为温度２８ħꎬ相对湿度７０％ꎬ光照周期１６ｈ/８ｈꎬ光合光子通量密度２００μｍｏｌ/(ｍ２ ｓ)ꎮ为了分析不同组织中ＰＡＬ家族基因的表达ꎬ从５叶期幼苗中采集根和叶样本ꎻ为了分析果实发育过程中ＰＡＬ家族基因的表达ꎬ采集开花后０ｄ㊁２０ｄ和８０ｄ的果实ꎬ同时收集采收后３ｄ和６ｄ的果实ꎮ用３００ｍｍｏｌ/ＬＮａＣｌ或２００ｍｍｏｌ/Ｌ甘露醇连续灌溉香蕉幼苗(５叶期)７ｄꎬ分别作为盐胁迫处理和渗透胁迫处理ꎮ将５叶期香蕉幼苗置于４ħ生长室２２ｈ作为低温胁迫处理ꎮ采集处理后叶片样本(每个处理５ｇ)进行非生物处理的ＰＡＬ家族基因表达分析ꎮ将香蕉幼苗根部(５叶期)浸泡在每１ｍｌ含有１ˑ１０６个香蕉枯萎病菌４号生理小种(Ｆｏｃ４)分生孢子的孢子悬液中２ｈꎮ将香蕉幼苗根部(５叶期)浸入无菌蒸馏水中２ｈ作为对照ꎮ所有接种植株移栽到无菌土壤塑料盆中ꎬ在生长室中培养ꎬ培养条件为:温度２８ħꎬ相对湿度７０％ꎬ光照周期１６ｈ/８ｈꎬ光合光子通量密度２００μｍｏｌ/(ｍ２ ｓ)ꎮ培养２ｄ后ꎬ采集根系样品进行ＰＡＬ家族基因表达分析ꎮ每个样本包含２个生物重复样本ꎮ１.２㊀香蕉ＰＡＬ家族基因的鉴定及系统发育分析利用从ＰＦ００２２１中下载的ＨＭＭｓ模型ꎬ从香蕉Ａ基因中搜索得到ＭａＰＡＬ基因序列ꎬ然后利用得到的ＭａＰＡＬ基因序列构建新的ＨＭＭｓ模型ꎬ利用新ＨＭＭｓ模型从基因组中搜索鉴定ＭａＰＡＬ基因ꎮ使用保守结构域数据库(ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｎｃｂｉ.ｎｌｍ.ｎｉｈ.ｇｏｖ/ｃｄｄ/)和ＰＦＡＭ数据库(ｈｔｔｐ://ｐｆａｍ.ｓａｎｇｅｒ.ａｃ.ｕｋ/)来验证鉴定得到的ＭａＰＡＬ家族基因ꎮ利用下载得到的ＡｔＰＡＬ和ＯｓＰＡＬ基因编码的氨基酸序列ꎬ以ＭＥＧＡ￣Ｘ中的ＭＵＳＣＬＥ方法进行序列比对ꎬ使用Ｎｅｉｇｈｂｏｒ￣ｊｏｉｎｉｎｇ法构建系统发育树ꎬＢｏｏｔｓｔｒａｐ值设置为１０００ꎮ采用７８２１曾㊀坚等:粉蕉ＰＡＬ家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析ＷｏｌｆＰｓｏｒｔ网站(ｈｔｔｐｓ://ｗｏｌｆｐｓｏｒｔ.ｈｇｃ.ｊｐ/)进行亚细胞定位预测ꎮ１.３㊀香蕉ＰＡＬ家族基因结构及编码蛋白质特性㊀㊀通过ＥｘＰＡＳｙ数据库(ｈｔｔｐ://ｅｘｐａｓｙ.ｏｒｇ/)对相对分子质量和等电点等理化性质进行预测ꎮ利用ＭＥＭＥ软件和ＩｎｔｅｒＰｒｏＳｃａｎ数据库对蛋白结构域序列进行鉴定ꎮ采用ＧＳＤＳ数据库(ｈｔｔｐ://ｇｓｄｓ.ｃｂｉ.ｐｋｕ.ｅｄｕ.ｃｎ/)对基因结构进行分析ꎮ１.４㊀转录组分析ＲＮＡ测序中的ＲＮＡ提取㊁文库制备和测序等工作由美吉生物技术有限公司(中国上海)完成ꎮ进行ＲＮＡ￣ｓｅｑ分析样本的收集过程参考之前的研究[１６]ꎮ每个样本包含２个生物重复序列ꎮ测序平台为ＩｌｌｕｍｉｎａＧＡＩＩ(ＩｌｌｕｍｉｎａꎬＳａｎＤｉｅｇｏꎬＣＡꎬＵＳＡ)ꎮＦＡＳＴＸ(ｈｔｔｐ://ｈａｎｎｏｎｌａｂ.ｃｓｈｌ.ｅｄｕ/ｆａｓｔｘ＿ｔｏｏｌｋｉｔ/)和ＦａｓｔＱＣ(ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ.ｂａｂｒａｈａｍ.ａｃ.ｕｋ/ｐｒｏｊｅｃｔｓ/ｆａｓｔｑｃ/)用于删除接头序列和低质量序列ꎮ通过ＴｏｐｈａｔＶ.２.０.１０将粉蕉样本ｃｌｅａｎｒｅａｄ与香蕉基因组进行比对[１７]ꎬ使用Ｃｕｆｆｌｉｎｋｓ进行转录组组装[１８]ꎮ基因的表达值使用ＦＰＫＭ值表示ꎮ使用ＤＥＧｓｅｑ工具鉴定差异表达基因ꎮ２㊀结果２.１㊀ＭａＰＡＬ家族基因的鉴定根据ＭａＰＡＬ基因编码的蛋白质保守结构域构建ＨＭＭ模型ꎬ总共从香蕉Ａ基因组中鉴定到８个Ｍａ￣ＰＡＬ基因ꎬ分别命名为ＭａＰＡＬ１~ＭａＰＡＬ８(表１)ꎮ香蕉ＭａＰＡＬ家族基因中ＭａＰＡＬ６编码的氨基酸序列最长ꎬ为７８２个氨基酸残基ꎬＭａＰＡＬ７编码的氨基酸序列最短ꎬ为７００个氨基酸残基ꎮＭａＰＡＬ１~ＭａＰＡＬ８编码的蛋白质相对分子质量为７.５９６ˑ１０４~８.５９５ˑ１０４ꎬ等电点为５.７６~６ ２３ꎬＭａＰＡＬ２基因编码的蛋白质等电点最低ꎬＭａＰＡＬ３基因编码的蛋白质等电点最高ꎮ亚细胞定位预测结果显示ꎬＭａＰＡＬ１~ＭａＰＡＬ８编码的蛋白质都定位于细胞质内ꎮ为了研究香蕉ＭａＰＡＬ家族基因的进化关系ꎬ分别下载了拟南芥和水稻中的ＡｔＰＡＬ和ＯｓＰＡＬ家族基因编码的氨基酸序列(表１)ꎬ采用ＮＪ法构建了系统发育树ꎮ结果如图１所示ꎬ所有ＰＡＬ基因可以分成两类ꎬ除ＭａＰＡＬ６基因外ꎬ所有香蕉ＰＡＬ基因和拟南芥及水稻的ＰＡＬ基因聚在一起ꎬ而Ｍａ￣ＰＡＬ６基因则单独成一支ꎬ说明ＭａＰＡＬ６基因和水稻㊁拟南芥ＰＡＬ基因之间的同源性低ꎮ表１㊀ＭａＰＡＬ家族基因信息Ｔａｂｌｅ１㊀ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＭａＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓ基因基因编号编码的蛋白质特性氨基酸数目相对分子质量等电点亚细胞定位ＭａＰＡＬ１Ｍａ０１＿ｔ０４４２０.１７１２７.７１１２２２ˑ１０４５.８７细胞质ＭａＰＡＬ２Ｍａ０２＿ｔ００７６０.１７１１７.６８２４６３ˑ１０４５.７６细胞质ＭａＰＡＬ３Ｍａ０５＿ｔ０３７２０.１７０９７.６８８９６７ˑ１０４６.２３细胞质ＭａＰＡＬ４Ｍａ０５＿ｔ２０９００.１７１１７.６９３６９３ˑ１０４６.００细胞质ＭａＰＡＬ５Ｍａ０８＿ｔ１４９４０.１７０９７.６９１４７１ˑ１０４５.８６细胞质ＭａＰＡＬ６Ｍａ０９＿ｔ１５３９０.１７８２８.５９５１２２ˑ１０４５.９５细胞质ＭａＰＡＬ７Ｍａ１１＿ｔ１４９４０.１７００７.５９６３６８ˑ１０４５.７７细胞质ＭａＰＡＬ８Ｍａ１１＿ｔ２１１８０.１７１３７.７０３４８９ˑ１０４５.９４细胞质ＯｓＰＡＬ１ＬＯＣ＿Ｏｓ０２ｇ４１６３０.２７０２７.５４９８３３ˑ１０４６.４７细胞质ＯｓＰＡＬ２ＬＯＣ＿Ｏｓ０２ｇ４１６５０.３７１９７.７７５８１４ˑ１０４６.４３细胞质ＯｓＰＡＬ３ＬＯＣ＿Ｏｓ０２ｇ４１６７０.１７１４７.６５８１４５ˑ１０４６.０９细胞质ＯｓＰＡＬ４ＬＯＣ＿Ｏｓ０２ｇ４１６８０.１７１４７.６９８０９０ˑ１０４６.２２细胞质ＯｓＰＡＬ５ＬＯＣ＿Ｏｓ０４ｇ４３７６０.１７０８７.６０３８８２ˑ１０４６.３７细胞质ＯｓＰＡＬ６ＬＯＣ＿Ｏｓ０４ｇ４３８００.１７１５７.６９３７７４ˑ１０４６.２８细胞质ＯｓＰＡＬ７ＬＯＣ＿Ｏｓ０５ｇ３５２９０.１７１７７.６６９８５７ˑ１０４５.９４细胞质ＯｓＰＡＬ８ＬＯＣ＿Ｏｓ１１ｇ４８１１０.１７０１７.５５０８４０ˑ１０４６.３８细胞质ＯｓＰＡＬ９ＬＯＣ＿Ｏｓ１２ｇ３３６１０.１６８１７.３６０１１７ˑ１０４６.１４细胞质ＡｔＰＡＬ１ＡＴ２Ｇ３７０４０.１７２５７.８７２５１０ˑ１０４６.２５细胞质ＡｔＰＡＬ２ＡＴ３Ｇ５３２６０.１７１７７.７８５９３０ˑ１０４６.４２细胞质ＡｔＰＡＬ３ＡＴ５Ｇ０４２３０.２６９８７.６６７２８０ˑ１０４６.４７细胞质ＡｔＰＡＬ４ＡＴ３Ｇ１０３４０.１７０７７.６９１８９０ˑ１０４６.２２细胞质８８２１江苏农业学报㊀２０２３年第３９卷第６期２.２㊀ＭａＰＡＬ家族基因结构及编码蛋白质结构域分析㊀㊀为了研究香蕉ＭａＰＡＬ家族基因可能的功能和其结构差异ꎬ利用ＭＥＭＥ数据库从ＭａＰＡＬ家族基因编码的蛋白质中鉴定到１０个保守基序ꎬ并利用ＩｎｔｅｒＰｒｏ数据库对１０个保守基序分别进行鉴定ꎬ结果(表２)显示ꎬＭｏｔｉｆ１~Ｍｏｔｉｆ１０都含有结构域ＩＰＲ００１１０６ꎬ该结构域功能为芳香族氨基酸裂解酶ꎮ所有的ＭａＰＡＬ家族基因编码的蛋白质都呈现出类似的基序组成(图２)ꎬＭａＰＡＬ６缺少Ｍｏｔｉｆ１０ꎮ进一步对ＭａＰＡＬ家族基因的结构进行分析ꎬＭａＰＡＬ６只有１个内含子ꎬ而其他７个基因包含２个内含子(图３)ꎮ蛋白质结构域和基因结构的分析结果表明ꎬ同一类有类似的基因结构ꎬ这也和系统发育树中Ｍａ￣ＰＡＬ６基因单独成一类的结果一致ꎮ图１㊀香蕉㊁拟南芥和水稻的ＰＡＬ家族基因系统进化树Ｆｉｇ.１㊀ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃｔｒｅｅｏｆＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓｉｎＰｉｓａｎｇＡｗａｋꎬＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａａｎｄｒｉｃｅ表２㊀保守基序Ｍｏｔｉｆ１~Ｍｏｔｉｆ１０的注释Ｔａｂｌｅ２㊀ＴｈｅａｎｎｏｔａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｅｒｖｅｄｄｏｍａｉｎｓＭｏｔｉｆ１－Ｍｏｔｉｆ１０保守基序序列注释Ｍｏｔｉｆ１ＨＥＱＤＰＬＱＫＰＫＱＤＲＹＡＬＲＴＳＰＱＷＬＧＰＱＩＥＶＩＲＳＳＴＫＳＩＥＲＥＩＮＳＶＮＤＮＰＬＩＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ２ＰＳＮＬＳＧＧＲＮＰＳＬＤＹＧＦＫＧＡＥＩＡＭＡＡＹＣＳＥＬＱＦＬＡＮＰＶＴＮＨＶＱＳＡＥＱＨＮＱＤＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ３ＬＳＡＶＦＣＥＶＭＱＧＫＰＥＦＴＤＨＬＴＨＫＬＫＨＨＰＧＱＩＥＡＡＡＩＭＥＨＩＬＤＧＳＳＹＭＫＭＡＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ４ＤＶＳＲＮＫＡＬＨＧＧＮＦＱＧＴＰＩＧＶＳＭＤＮＴＲＬＡＬＡＡＩＧＫＬＭＦＡＱＦＳＥＬＶＮＤＦＹＮＮＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ５ＲＩＮＴＬＬＱＧＹＳＧＩＲＦＥＩＬＥＡＭＡＳＬＬＮＳＧＩＴＰＣＬＰＬＲＧＴＩＴＡＳＧＤＬＶＰＬＳＹＩＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ６ＳＳＺＷＶＭＤＳＭＴＫＧＴＤＳＹＧＶＴＴＧＦＧＡＴＳＨＲＲＴＫＺＧＧＡＬＱＫＥＬＩＲＦＬＮＡＧＩＦＧＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ７ＦＣＥＫＤＬＩＴＶＶＤＲＥＨＶＦＳＹＩＤＤＰＣＳＳＴＹＡＬＭＰＫＬＲＭＶＬＶＥＨＡＬＮＮＧＥＫＥＫＤＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ８ＶＮＳＬＧＬＩＳＳＲＫＴＡＥＡＶＤＩＬＫＬＭＳＡＴＹＬＶＡＬＣＱＡＩＤＬＲＨＬＥＥＮＬＫＮＡＶＫＮＴＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ９ＣＲＳＹＰＬＹＲＦＶＲＥＥＬＧＴＡＹＬＴＧＥＫＶＲＳＰＧＥＥＦＤＫＶＦＡＡＩＮＫＧＬＬＩＤＰＬＬＥＣＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)ꎻＩＰＲ００８９４８(类Ｌ￣天冬氨酸)Ｍｏｔｉｆ１０ＤＰＬＮＷＡＡＡＡＥＡＬＴＧＳＨＬＤＥＶＫＲＭＶＥＥＦＲＱＰＬＶＲＬＥＧＡＴＬＫＩＳＱＶＩＰＲ００１１０６(芳香族氨基酸裂解酶)图２㊀ＭａＰＡＬ家族基因编码蛋白质的保守基序分布Ｆｉｇ.２㊀ＣｏｎｓｅｒｖｅｄｄｏｍａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｉｎｓｅｎｃｏｄｅｄｂｙＭａＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓ２.３㊀粉蕉不同组织ＭａＰＡＬ家族基因的表达对ＭａＰＡＬ家族基因在粉蕉不同组织的表达情况进行分析ꎮ结果(图４)表明ꎬ除ＭａＰＡＬ５外ꎬ其他７个ＭａＰＡＬ基因在根中都高表达(ＦＰＫＭ>５)ꎻ在叶片中ꎬＭａＰＡＬ１㊁ＭａＰＡＬ４㊁ＭａＰＡＬ６㊁ＭａＰＡＬ７这４个基因高表达ꎬ在果实中则只有ＭａＰＡＬ４高表达ꎮＭａ￣ＰＡＬ家族基因中只有ＭａＰＡＬ４基因在根㊁叶和果实中高表达ꎬ在根中高表达的ＭａＰＡＬ家族基因最多ꎮ９８２１曾㊀坚等:粉蕉ＰＡＬ家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析图３㊀ＭａＰＡＬ家族基因的结构分析Ｆｉｇ.３㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓ图４㊀粉蕉不同组织ＭａＰＡＬ家族基因的表达分析Ｆｉｇ.４㊀ＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａＰＡＬｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓｉｎｖａｒｉｏｕｓｔｉｓｓｕｅｓｏｆＰｉｓａｎｇＡｗａｋ２.４㊀粉蕉果实不同发育阶段ＭａＰＡＬ家族基因的表达㊀㊀为研究ＭａＰＡＬ家族基因在果实发育阶段的功能ꎬ对该家族基因在粉蕉果实不同发育阶段中的表达情况进行了分析ꎮ如图５所示ꎬ在果实发育早期(花后０ｄ和２０ｄ)ꎬ只有ＭａＰＡＬ３和ＭａＰＡＬ４基因呈现出高表达(ＦＰＫＭ>５)ꎻ在果实发育后期(花后８０ｄ㊁采收后３ｄ㊁收获后６ｄ)ꎬＭａＰＡＬ４㊁ＭａＰＡＬ６㊁ＭａＰＡＬ８基因高表达ꎮＭａＰＡＬ２和ＭａＰＡＬ５基因在果实发育后期没有表达ꎬ可能不参与该过程ꎻ而Ｍａ￣ＰＡＬ４基因在果实发育的所有阶段都呈现出高表达ꎬ推测该基因可能在果实发育过程中发挥了作用ꎮ２.５㊀不同逆境下ＭａＰＡＬ家族基因的表达为研究ＭａＰＡＬ家族基因的功能ꎬ本研究分析了在不同逆境条件下该家族基因的表达情况ꎮ根据转录组数据ꎬ除了ＭａＰＡＬ５基因外ꎬ其他ＭａＰＡＬ家族基因在逆境下都有响应表达(图６)ꎮ在低温胁迫下ꎬ３个基因(ＭａＰＡＬ１㊁ＭａＰＡＬ４㊁ＭａＰＡＬ７)表现出上调ꎬＭａＰＡＬ２基因表现出下调ꎻ在渗透胁迫下ꎬ４个基图５㊀粉蕉果实发育和成熟阶段的ＭａＰＡＬ基因表达分析Ｆｉｇ.５㊀ＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａＰＡＬｇｅｎｅｓｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｍａｔｕｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｓｏｆＰｉｓａｎｇＡｗａｋ因(ＭａＰＡＬ１㊁ＭａＰＡＬ３㊁ＭａＰＡＬ４㊁ＭａＰＡＬ７)表现出上调ꎬ没有基因呈现出下调ꎻ在盐胁迫下ꎬ２个基因(ＭａＰＡＬ１和ＭａＰＡＬ７)表现出上调ꎬ没有基因呈现出下调ꎻ在Ｆｏｃ４侵染下ꎬ２个基因(ＭａＰＡＬ２和ＭａＰＡＬ８)表现出下调ꎬ没有基因呈现出上调ꎮ在这些响应的ＭａＰＡＬ家族基因中ꎬＭａＰＡＬ１和ＭａＰＡＬ７基因在３种非生物胁迫下都表现出上调ꎬＭａＰＡＬ４基因在低温和渗透胁迫下都表现出上调ꎬ表明这３个ＭａＰＡＬ基因在粉蕉的非生物胁迫响应中发挥了作用ꎮ在低温和渗透胁迫下ꎬ粉蕉中的ＭａＰＡＬ基因相比巴西蕉明显受到更显著的诱导[１９]ꎬ表明此时ＭａＰＡＬ基因在粉蕉中受诱导的程度更高ꎮ３㊀讨论香蕉是一种重要的热带和亚热带水果和粮食作物ꎬ在全球１３０多个国家都有栽培[２０￣２４]ꎮ与其他作物相比ꎬ香蕉的研究进展较慢[２５]ꎮ次生代谢物在植物的生长发育和生物/非生物胁迫的响应中起着重０９２１江苏农业学报㊀２０２３年第３９卷第６期Ｆｏｃ４:香蕉枯萎病菌４号生理小种ꎮ图６㊀不同逆境下粉蕉和巴西蕉中ＭａＰＡＬ基因表达分析Ｆｉｇ.６㊀ＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａＰＡＬｇｅｎｅｓｉｎＰｉｓａｎｇＡｗａｋａｎｄＢｒａｚｉｂａｎａｎａｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｅｓ要作用[２６]ꎮ而ＰＡＬ是苯丙烷代谢途径的限速酶ꎬ也影响着木质素㊁类黄酮㊁花青素等多种重要次级代谢物的合成[２￣３]ꎮ本研究从香蕉基因组中鉴定出８个ＰＡＬ基因ꎬ根据系统发育关系将香蕉ＭａＰＡＬ家族基因分为两大类ꎮＭａＰＡＬ基因结构及其编码蛋白质的保守结构域也证明了这些基因属于ＰＡＬ家族基因ꎮＭａＰＡＬ家族基因编码的氨基酸序列中都含有Ｍｏｔｉｆ５ꎬＭｏｔｉｆ５中包含高度保守的亚甲基咪唑酮结构(Ａｌａ￣Ｇｌｙ￣ＳｅｒꎬＭＩＯ)ꎮ在遗传进化关系上ꎬＭａＰＡＬ６基因被单独分为一个亚类ꎬ这个结果也和其他研究结果[２７]相一致ꎮ蛋白质保守结构域和基因结构的分析也验证了香蕉ＭａＰＡＬ家族基因的鉴定和分组ꎮ在拟南芥和水稻中的ＰＡＬ基因数量分别是４个和９个[２８]ꎬ在香蕉中的数量是８个ꎬ这表明ＰＡＬ蛋白属于小基因家族基因编码的蛋白质ꎮ香蕉果实的品质很大程度上取决于它的发育和成熟过程[１３]ꎮ次级代谢物的生产和含量对果实的成熟和品质具有重要影响ꎬＰＡＬ对花青素和类黄酮等物质的生物合成起着关键作用ꎬＰＡＬ在苹果和葡萄中都和果实的发育密切相关[８]ꎮ在本研究中ꎬ不同ＭａＰＡＬ基因在不同的果实发育阶段表现出不同的表达模式ꎬ如ＭａＰＡＬ３和ＭａＰＡＬ４基因只在果实发育早期表现出高表达ꎬ而ＭａＰＡＬ４基因则在果实发育的所有阶段都呈现出高表达ꎬ表明这些基因在果实发育和成熟过程中可能起着重要作用ꎮ在巴西蕉中ꎬＭａＰＡＬ４基因也在果实发育的所有阶段都呈现出高表达ꎬ但几乎所有ＭａＰＡＬ基因(除ＭａＰＡＬ１外)在花后０~２０ｄ都表现出高表达[１９]ꎬ这表明不同香蕉品种中的ＭａＰＡＬ基因在果实发育阶段可能具有不同的功能ꎮ香蕉对枯萎病菌㊁盐㊁干旱或寒冷等胁迫因素敏感ꎬ容易造成产量的减少和果实品质的降低[１４￣１５]ꎮ类黄酮和花青素等物质能够清除活性氧ꎬ提高植物的抗氧化能力ꎬ而ＰＡＬ基因和类黄酮和花青素等物质的合成相关ꎮ因此植物在遭受逆境威胁时ꎬＰＡＬ基因的表达往往发生变化ꎮ如黄瓜和番茄中的ＰＡＬ基因在非生物逆境胁迫时被诱导ꎬ表达水平提高[２９￣３０]ꎮ本研究也发现ＭａＰＡＬ基因表达受到非生物胁迫诱导或抑制ꎬ其中ＭａＰＡＬ１和ＭａＰＡＬ７２个基因在低温㊁渗透㊁盐胁迫中都被显著诱导ꎬ表明Ｍａ￣ＰＡＬ基因可能在香蕉对非生物胁迫的响应中起着重要的作用ꎮ但不同香蕉品种中的ＰＡＬ基因对非生物胁迫的响应可能存在差异ꎮ例如ꎬ杨会晓等[１９]发现巴西蕉中ＰＡＬ基因的表达也会受到非生物逆境胁迫的诱导ꎮ比较了粉蕉和巴西蕉中受非生物胁迫诱导的ＰＡＬ基因情况后发现ꎬ两个品种中受到显著诱导的ＰＡＬ基因数目基本相同ꎬ然而在粉蕉中ꎬ受到低温和渗透胁迫诱导的ＰＡＬ基因的表达水平要高于巴西蕉ꎮ有研究结果表明ꎬ粉蕉在非生物逆境胁迫下的耐受性比巴西蕉更强[２５]ꎮ这些结果表明粉蕉中的ＰＡＬ基因显著受非生物逆境胁迫诱导可能与其较强的非生物胁迫抗性有关ꎮ香蕉的抗病性也是一个非常重要的农艺性状ꎬ特别是香蕉枯萎病严重影响着香蕉的产量和品质ꎮ在拟南芥中ꎬｐａｌ突１９２１曾㊀坚等:粉蕉ＰＡＬ家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析变体表现出对香蕉枯萎病易感[３１]ꎮ粉蕉作为重要的香蕉品种也易受到枯萎病的影响[１６]ꎮ在本研究中ꎬＭａＰＡＬ２和ＭａＰＡＬ８基因的表达显著受到Ｆｏｃ４侵染的抑制ꎬ表明这２个基因可能参与了响应Ｆｏｃ４侵染过程ꎮ有研究结果表明ꎬ酚类物质参与了植物对病菌侵染的抵抗过程ꎬ可以通过抑制ＰＡＬ基因的表达来减少次生代谢物的产生ꎬ提高植物抵抗病菌侵染的能力[３２]ꎬ这也说明ＭａＰＡＬ基因可能在香蕉抗枯萎病中也发挥着作用ꎮ４㊀结论本研究从香蕉基因组中鉴定到８个ＰＡＬ基因ꎬ并对它们的系统进化关系㊁基因结构㊁编码的蛋白质结构域进行了分析ꎮ表达分析结果显示ꎬＭａＰＡＬ基因参与香蕉的发育㊁成熟和对生物/非生物胁迫的响应ꎮ本研究结果表明ꎬＭａＰＡＬ４基因在所有果实发育和成熟阶段都表现出高表达ꎮＭａＰＡＬ１和Ｍａ￣ＰＡＬ７基因可能对非生物胁迫响应ꎬＭａＰＡＬ２和Ｍａ￣ＰＡＬ８基因在Ｆｏｃ４侵染时表达被明显抑制ꎬ可能响应Ｆｏｃ４病菌的侵染ꎮ和巴西蕉相比ꎬＭａＰＡＬ基因在粉蕉中被低温和渗透胁迫诱导的水平更高ꎮ参考文献:[１]㊀ＦＲＡＳＥＲＣＭꎬＣＨＡＰＰＬＥＣ.ＴｈｅｐｈｅｎｙｌｐｒｏｐａｎｏｉｄｐａｔｈｗａｙｉｎＡｒ￣ａｂｉｄｏｐｓｉｓ[Ｊ].ＴｈｅＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓＢｏｏｋꎬ２０１１(９):ｅ０１５２. 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油松苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与序列分析
因的 ｃ Ｄ ＮＡ 和 Ｄ ＮＡ 序 列 ， ｃ ＤＮＡ 序列 全长 ２ １ ５ ７ ｂ ｐ ， 编码 ７ １ ８个氨 基 酸 ， 包含 有 完整 的 ＯＲ Ｆ， 命 名
为 Ｐ ＡＬ（ Ｇｅ ｎ Ｂ ａ ｎ ｋ登 录 号 ： Ｊ Ｘ ２ ８ ０ ４ ６ ０ ） 。 通 过 核 苷 酸 序 列 多重 比 较 表 明 ， Ｔ ｎ Ｐ ＡＬ 基 因 与 其 他 植 Ｐ ＡＬ 物Ｐ Ａ Ｌ基 因 高 度 同 源 ， 预 测 的 蛋 白序 列 包 含 与 水 稻 、 玉米 Ｐ ＡＬ 相 同 的 脱 氨 基 位 点 和 催 化 活 性 位 点 。Ｐ ＡＬ 系统 进 化 树 显 示 ， Ｔａ Ｐ ＡＬ 与 松 科 类 植 物 Ｐ ＡＬ 聚 类 关 系 最 近 。 另 外 ， 对 比 发 现 基 因组 Ｄ ＮＡ 序 列 与 ｃ Ｄ ＮＡ 序 列 完 全 一 样 ， 表 明 该 基 因 无 内含 子 。 关键 词 ： 油松 ； 苯 丙氨 酸 解 氨 酶 ； 克隆 ； 序 列 分 析 中图分 类号 ： ￥ ７ ９ １ ． ２ ５ ４ 文献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ７ ４ ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ９ ８ — ０ ６
ｃ ｏ ｎｔ ａｉ ｎｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｏｐ ｅ ｎ ｒ ｅ ａ ｄ ｉ ｎｇ ｆ ｒ ａ ｍｅ ａ ｎｄ ７ １ ８ ａ ｍｉ ｎ ｏ ａ ｃ ｉ ｄ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｅ ｎ ｃ ｏｄ ｅ ｄ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ＴａＰＡ Ｌ （ Ａｃ ｃ ｅ ｓ —
ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎｔ ｓ’ｖ ｉ ａ ｍｕｌ ｔ ｉ ｐｌ ｅ ａ ｌ ｉ ｇ ｎｍｅ ｎ ｔ ． Ｔｈ ｅ ｄ ｏｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｃ ｔ ｉ ｖｅ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ａ ｐ ｐｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎ ＰＡＬ ｐ ｒ ｏｔ ｅ ｉ ｎ ｏｆ Ｏｒ ｙｚ ａ ａ ｎ ｄ Ｚｅ ａ ｍａｙｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ｆ ｏ ｕｎｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｆ ｉ ｎ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｓ ｅ ｑ ｕｅ ｎｃ ｅ ． Ｐｈ ｙｌ ｏ ｇ ｅ ｎｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ｅ ｅ ａ —
2024-2025学年河南省金太阳高三上学期联考(三)生物试题及答案
河南省名校联盟2024-2025学年高三上学期10月底联考（三）生物学本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷主要考试内容：人教版必修1、必修2。
一、选择题：本题共15小题，每小题2分，共30分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．大豆和小麦是我国重要的粮食作物，均富含营养物质。
下列相关叙述错误的是（）A．大豆富含蛋白质，重金属盐能使蛋白质变性失活B．大豆油富含不饱和脂肪酸，在室温下往往呈液态C．小麦富含淀粉，淀粉的水解产物是葡萄糖和果糖D．在一定的条件下，细胞内的脂肪和糖类可相互转化2．下列对教材相关实验结果的分析，正确的是（）A．观察黑藻的叶绿体时，可见叶绿体呈椭圆形，基粒结构明显B．洋葱鳞片叶外表皮细胞失水时，可观察到液泡膜与细胞壁分离C．分离菠菜叶的光合色素时，最接近滤液细线的色素带呈蓝绿色D．观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时，部分细胞的染色体数目不同3．叶肉细胞合成的蔗糖进入维管束鞘细胞后，只能沿着维管束鞘细胞→居间细胞→筛分子细胞的方向运输，不能反向运输。
为解释上述现象，植物学家提出了多聚体—陷阱模型，具体内容如图所示。
下列叙述正确的是（）A．蔗糖能与斐林试剂发生反应，产生砖红色沉淀B．蔗糖和棉子糖都能通过居间细胞两侧的胞间连丝C．与居间细胞相比，筛分子细胞能截留更多的蔗糖D．胞间连丝的孔径和糖分子的直径不同是模型成立的前提4．易位子是一种位于内质网膜上的蛋白质复合体，其中心有一个直径约为2纳米的通道，能与信号肽结合并引导新合成的多肽链进入内质网。
多肽链若在内质网中未正确折叠，则会通过易位子被运回细胞质基质。
苯丙氨酸解氨酶（PAL）在植物中的作用及其活性测定方法
苯丙氨酸解氨酶（PAL）在植物中的作用及其活性测定方法生命科学实验117篇原创内容公众号苯丙氨酸解氨酶（PAL）催化 L-苯丙氨酸解氨生成反式肉桂酸，是连接初级代谢和苯丙烷类代谢、催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶，也是苯丙氨酸代谢途径的关键酶和限速酶。
莽草酸途径产生的莽草酸通过分枝酸、预苯酸经转氨作用生成苯丙氨酸，从而进入苯丙烷类代谢途径，苯丙烷类代谢可生成反式肉桂酸、香豆酸、阿魏酸、芥子酸等中间产物，这些中间产物可进一步转化为香豆素、绿原酸，也可以形成 CoA酯，再进一步转化为木质素、黄酮、异黄酮、生物碱、苯甲酸酯糖苷等次生代谢产物。
一切含苯丙烷骨架的物质都由该代谢途径直接或间接生成。
在生物次生物质代谢中具有防紫外线伤害、抵抗病原体的侵害、保持花粉生活力及形成植物花青素等多种重要作用。
该酶在不同组织中、不同的内外因素调节下，含量水平及其基因表达的时空方式均有所不同。
1.PAL对植物生理代谢的意义植物的代谢分为初级代谢和次级代谢。
植物的次级代谢有多条途径，苯丙烷类代谢途径是其中很重要的一条。
苯丙烷类途径生成的黄酮、异黄酮、生物碱等次生代谢产物在植物的生长发育过程中起着重要的作用，所以PAL对植物的生理意义非常重大。
1.1在木质化中的作用在植物的木质化组织中含有较高的PAL活性。
用分离的百日草叶肉细胞研究了苯丙烷类代谢酶类与木质素、管状分子形成和细胞分化的关系，发现在百日草细胞分化过程中，木质素的合成及管状分子形成与PAL 活性的增加成正相关，细胞溶质中的 PAL 活性在木质化之前迅速上升，微粒体和细胞壁的 PAL 活性在木质化期间快速增加。
1.2在植物色素形成过程中的作用花色素是植物花朵、果实和叶片颜色的重要组成部分，花色素等的合成可由苯丙烷类产物反香豆酰 CoA 经过类黄酮途径生成，该过程与 PAL 密切相关。
如苋红素是中央种子目植物所特有的色素，当用白光、蓝光或红光照射尾穗苋黄化苗后，发现 PAL活性均有不同程度地上升，并有苋红素的积累。
苯丙氨酸解氨酶综述2
苯丙氨酸解氨酶摘要：本文从前言介绍了PAL基本特性（基本性质、酶学性质和分子结构）、苯丙氨酸解氨酶的研究意义（植物生理代谢上的意义和医疗上的意义）、PAL 研究现状（产PAL微生物的选育及其稳定性研究和植物PAL基因的克隆与表达）和PLA 发展趋势四个方面对苯丙氨酸解氨酶进行综述。
Abstract: The article of phenylalanine ammonia lyase were reviewed from the basic characte- ristics of PAL (the basic nature of the enzymatic properties and molecular structure), the signifi -cance of the phenylalanine ammonia-lyase (the meaning of Plant Physiology and metabolism, and medical significance), PAL Researching (producing PALBreeding and stability of microbial and plant PAL gene cloning and expression) and the development trends of PLA.关键词：苯丙氨酸解氨酶、PAL基本性质、PAL酶学性质、PAL分子结构、植物生理代谢作用、细胞分化和木质化、植物色素形成、根瘤、抗逆境、抗虫性和抗病性、PAL选育、活性和稳定性研究、基因的克隆与表达、苯丙烷类代谢Key words:Phenylalanine ammonia lyase, the basic nature of the PAL, PAL enzymatic properties, the PAL molecular structure, plant physiology and metabolism, cell differentiation and lignification, plant pigments formed nodules, stress resistance, insect resistance and disease resistance, PALbreeding, activity and stability of gene cloning and expression of phenylpropanoid metabolism .一、前言1.PAL的基本特性1.1 PAL的基本性质苯丙氨酸解氨酶( phenylalanine ammonia- lyase, PAL,EC4. 3. 1. 5)是连接初级代谢和苯丙烷类代谢、催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶，是苯丙烷类代谢的关键酶和限速酶，也是苯丙烷类代谢途径中研究最多的酶。
果蔬的褐变的机理及抑制方法
果蔬的褐变的机理及抑制方法摘要：果蔬贮藏和加工过程中的褐变是影响其品质的一个重要因素。
褐变产生的因素较多，其中酶促褐变是果蔬褐变的最主要原因，也是果蔬贮藏和加工品质保证的主要障碍。
概述褐变产生的原因及其控制的方法。
关键词：褐变；机理；抑制Abstract: Rapid browning during storage was the main problem resulting in restrictions on the fruits and vegetables to long-distant markets. There were many reasons of browning, the enzymetic browning was the mostimportant, and it was the main handicap in processing and storage. The mechanism of enzymatic browning and methods to control browning are summarized Key words: browning; mechanism; control前言大多果蔬具有很强的季节性，为了保证果蔬较长的供应期，各种各样的保鲜及加工方法应运而生。
近年来，随着国内生活水平的不断提高及生鲜连锁超市的快速发展，鲜切果蔬已成为市场的消费热点。
如何进一步保持果蔬产品的品质、延长其货架期，一直是国内外果蔬采后研究的热门课题。
果蔬贮存加工过程中，褐变是普遍存在的难题，往往引起产品品质下降，货架期缩短。
褐变可分为非酶褐变和酶促褐变：非酶褐变是指不需经酶催化而产生的褐变，包括美拉德反应、焦糖化作用及抗坏血酸氧化等;而酶促褐变是组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类，经聚合而造成褐变。
果蔬的褐变主要以酶促褐变为主[1]。
我国果蔬的种植面积、果蔬总产量及消费量均居世界之首，但在果蔬采后领域的研究与国外相比存在很大的差距。
苯丙氨酸解氨酶的纯化及活性测定
苯丙氨酸解氨酶的纯化及活性测定一、目的掌握纯化酶的基本操作和方法；学习一种常用的酶活力测定法。
二、原理苯丙氨酸解氨酶（l-phenylalanine：ammonialyase,缩写pal；ec4.3.1.5）就是植物体内苯丙烷类新陈代谢的关键酶，与一些关键的次生物质例如木质素、异黄酮类植保素、黄酮类色素等制备紧密有关，在植物正常生长发育和抵挡病菌侵犯过程中起至关键促进作用。
pal催化剂l-苯丙氨酸水解为反式肉桂酸和氨，反式肉桂酸在290nm处为最小稀释值。
若酶的重新加入量适度，a290增高的速率可以在几小时内维持维持不变，因此通过测量a290增高的速率以测量pal活力。
规定1h内a290减少0.ol为pal的一个活力单位。
三、试剂和材料(1)0.lmol硼酸一硼砂缓冲液(ph8.7)(2)酶提取液0.1mol/i硼酸一硼砂缓冲液（含1mmol/i,edta,20mmol/lβ一巯基乙醇）（3）0.6m.ol/i-l一苯丙氨酸溶液（4）6mol/lhcl(5）固体硫酸铵(6）0.02mol/l-磷酸盐缓冲液（ph8.0,含0.5mmol/ledta,2.5%甘油，20nlmol/l.β-巯基乙醇）（7）sephadexg一25（8）deae纤维素52（9）标准蛋白质溶液（100ug/ml）：精确称取10mg牛血清自蛋自于烧杯内，用蒸馏水熔化，全然迁移至100ml容量瓶内，定容至刻度，搅匀。
（10）托福马斯亮蓝g-250蛋白质染色液：称取10mg托福马斯亮蓝g-250,溶5ml95`%乙醇中，重新加入85％（w/v）磷酸loml，搅匀后即为母液。
用时，按15ml母液提85m1蒸馏水的比例吸收，搅匀后过滤器即为为稀释液。
（11）滴管(l2)木患夹材料：供试植物材料四、操作步骤（1）酶液抽取植物材料lg，剪大段，重新加入5倍体积的酶提取液，于冰浴上研钵研磨。
(2)将已匀浆的酶液用三层纱布过滤。
滤液转入离心管，10000g冷冻离心30分钟。
植物苯丙氨酸解氨酶表达调控机理的研究进展
植物苯丙氨酸解氨酶表达调控机理的研究进展
黄小贞;赵德刚
【期刊名称】《贵州农业科学》
【年(卷),期】2017(045)004
【摘要】植物苯丙氨酸解氨酶(PAL,EC 4.3.1.5)是苯丙烷类化合物代谢的关键限速酶,在次生代谢物合成及抗逆过程中有重要作用.从植物苯丙氨酸解氨酶的基本特性、蛋白定位、基因特点以及组织表达模式等方面,对近几年PAL在次生代谢物的生物合成和信号调控中的研究进展进行综述,旨在为苯丙烷合成途径中重要关键酶基因
的多样性、表达调控机制复杂性和次生代谢物积累的分子机理以及苯丙氨酸解氨酶的利用研究提供理论依据和应用参考.
【总页数】5页(P16-20)
【作者】黄小贞;赵德刚
【作者单位】贵州大学农业生物工程研究院/生命科学学院,山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学农业生物工程研究
院/生命科学学院,山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室,贵州贵阳550025;贵州省农业科学院,贵州贵阳550006
【正文语种】中文
【中图分类】S188+.3;Q946.8
【相关文献】
1.机械损伤诱导植物苯丙氨酸解氨酶活性研究进展 [J], 吴琼;方吴云;王文杰
2.植物苯丙氨酸解氨酶研究进展 [J], 高雪
3.延边苹果梨苯丙氨酸解氨酶基因克隆及植物表达载体的构建 [J], 王旭;曲柏宏;刘振坤
4.植物苯丙氨酸解氨酶的生物学研究进展 [J], 马俊彦;杨汝德;敖利刚
5.植物苯丙氨酸解氨酶基因的表达调控与研究展望 [J], 程水源;陈昆松;刘卫红;杜何为
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苯丙氨酸氨解酶基因
淀纯化，溶于双蒸水。
•
按文献描述步骤用T4DNA连接酶将2.5kb rPAL-1-
cDNA与5'端脱磷酸之线性pET-28c连接重组成表达质粒，
连接时取插入片段DNA与pET-28c DNA的摩尔比为3∶1。
连接产物转化感受态大肠杆菌BL21DE3, 在含有卡那霉素
的LB平板上,筛选出阳性克隆。
获取工程菌的过程
谢谢
构必需具备与之相匹配的ATT框架。对比大肠杆菌表达质
粒pET-28a, b, c部分序列，发现在重组后，能保持正确阅
读框架，而不发生移码的只有pET-28c符合要求。若rPAL-
1-cDNA正向插入pET-28c 多克隆位点上的EcoR I位点，
预期重组后的表达质粒部分序列应如图1所示。
获取工程菌的过程
苯丙氨酸氨解酶基因
苯丙氨酸氨解酶简介
• 缩写PAL。是催化直接脱掉L-苯丙氨酸上的氨而生成反式 桂皮酸的酶。EC．4．3．1．5。是1961年J．Koukol， E．Conn在大麦中发现的。存在于高等植物、酵母、菌类 的可溶性部分。推测分子量为30万。这是一个可把苯丙氨 酸用于酚类化合物合成的酶。在很多情况下，其反应成为 酚类化合物合成的有步骤的速率阶段。在组织中的活性可 随外界因素而发生显著变化，用光照，病伤害，植物激素 处理等会使活性显著增加。另外有时还受光敏色素所支配。 在多数情况下，在组织中活性增加的同时，酶发生失活作 用，这时组织中具有活性酶的量很快就会减少，据认为， 这种失活是与类蛋白质物质作用有关。此外也已指出有非 活性的酶的存在。
获取工程菌的过程
• 目的基因的获取
获取工程菌的过程
• 二、重组子的制备及酶切分析：
•
rPAL-1-cDNA大小为2519 bp，pET-28c大小为5367
甜荞苯丙氨酸解氨酶基因PAL的克隆及序列分析
甜荞苯丙氨酸解氨酶基因PAL的克隆及序列分析李成磊;蒙华;张晓伟;陈惠;邵继荣;吴琦【期刊名称】《食品科学》【年(卷),期】2011(000)007【摘要】利用RT-PCR技术,首次从甜荞(Fagopyrum esculentum)中克隆得到苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的cDNA ORF序列,命名为FePAL.该序列长2169bp,编码722个氨基酸,与其他植物PAL基因同源性较高,为80%～97%,其推导的氨基酸序列含有PAL酶活性中心特征序列GTITASGDLVPLSYIA和多个脱氨基、催化活性位点.系统发育树表明,甜养PAL基因与苦荞PAL基因聚类关系最近.【总页数】3页(P255-257)【作者】李成磊;蒙华;张晓伟;陈惠;邵继荣;吴琦【作者单位】四川农业大学生命科学与理学院,四川,雅安,625014;四川农业大学生命科学与理学院,四川,雅安,625014;四川农业大学生命科学与理学院,四川,雅安,625014;四川农业大学生命科学与理学院,四川,雅安,625014;四川农业大学生命科学与理学院,四川,雅安,625014;四川农业大学生命科学与理学院,四川,雅安,625014【正文语种】中文【中图分类】Q943.2;S517.032【相关文献】1.芥蓝(Brassica alboglabra)苯丙氨酸解氨酶基因BaPAL的克隆、表达与序列分析 [J], 蒋明;李艳;陈珍;李钧敏;杜照奎2.藤茶叶片总 RNA 的提取及苯丙氨酸解氨酶基因（pal）片段的克隆 [J], 许明;杨志坚;郑金贵3.山葡萄苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的克隆与表达分析 [J],4.甘薯苯丙氨酸解氨酶基因IbPAL的克隆与表达分析 [J], 饶莉萍;苏文瑾;刘意;宋天晓;Soviguidi Deka Reine Judesse;杨新笋;张文英5.甘薯苯丙氨酸解氨酶基因IbPAL的克隆与表达分析 [J], 饶莉萍;苏文瑾;刘意;宋天晓;Soviguidi Deka Reine Judesse;杨新笋;张文英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
苯丙氨酸解氨酶的研究进展
Ｎｏ．７．２００６ｔｒｅｈａｌｏｓｅ－６－ｐｈｏｓｐｈｏｎｔｅｓｓｙｎｔｈａｓｅ（ＴＰＳ１）ｇｅｎｅｆｒｏｍＳａｃ－ｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ［Ｊ］．ＭｏｌＣｅｌｌｓ，２０００，１０（３）：２６３－２６８［１６］ＡｊａｙＫ．Ｇａｒｇ，ＪｕｋｏｎＫｉｍ，ＴｈｏｍａｓＧ，ｅｔａｌ．Ｔｒｅｈａｌｏｓｅａｃ－ｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｒｉｃｅｐｌａｎｔｓｃｏｎｆｅｒｓｈｉｇｈｔｏｌｅｒａｎｃｅｌｅｖｅｌｓｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｂｉｏｔｉｃｓｔｒｅｓｓｅｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃＮａｌｌＡｃａｄＳｃｉ，２００２，９９（２５）：１５８９８－１５９０３［１７］张树珍，郑学勤．基因枪介导甘蔗遗传转化研究初报［Ｊ］．热带作物学报，２００１，２２（１）：３５－４１［１８］王自章，张树珍，杨本鹏，等．甘蔗根癌农杆菌介导转化海藻糖合酶基因获得抗渗透胁迫能力增强植株［Ｊ］．中国农业科学，２００３，３６（２）：１４０－１４６［１９］赵恢武，陈杨坚，胡莺雷，等．干早诱导性启动子驱动的海藻糖－６－磷酸合酶基因载体的构建及转基因烟草的耐早性［Ｊ］．植物学报，２０００，４２（６）：６１６－６１９苯丙氨酸解氨酶（Ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅａｍｍｏｎｉａ－ｌｙａｓｅ，ＰＡＬ，ＥＣ．４．３．１．５）广泛存在于各种植物和少数微生物中，催化Ｌ－苯丙氨酸（Ｌ－ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ，Ｌ－Ｐｈｅ）脱氨生成肉桂酸和氨，是植物体内次生代谢的关键酶和限速酶。
在植物形成次生物质如木质素、植保素等中起重要作用，对植物生长发育、抵御病虫害、防紫外辐射及构成植物支撑系统等方面具有重要意义。
自Ｋｏｕｋｏｌ首次从绿色植物中发现并分离纯化出苯丙氨酸解氨酶的研究进展贺立红１，２，张进标３＊，宾金华３（１．仲恺农业技术学院生命科学学院，广州５１０２２５；２．华南农业大学园艺学院，广州５１０６４２；３．华南师范大学生命科学学院，广州５１０６３１）摘要：对苯丙氨酸解氨酶的分布、基本特性、分子结构、各种因子对其活性的影响和生理功能方面作了简要的概述，旨在为该酶的进一步研究提供参考。
大豆根系分泌物的鉴定及PAL1_PAL2_C4H的克隆
1 材料与方法
1. 1 试验材料 供试大豆品种为绥农 14 号和合丰 25 号。供试
化学制剂为 CH2 Cl2 。 前续试验中，通过不同试剂萃取大豆根系分泌
物的比较，二氯甲烷（ CH2 Cl2 ） 和乙酸乙酯萃取的样 品中醇、酸、酯、醛和酮等化感物质要远远多于乙醚 萃取样品，而前两种样品相比，CH2 Cl2 萃取液中有 机物种类略多于乙酸乙酯。因此，3 种萃取试剂相 比较，选择 CH2 Cl2 为供试化学制剂。 1. 2 大豆根系分泌物的收集与提取
0． 19
35 植醇
0． 27
36 1-十六醇
0． 12
37 1-十一硫醇
/
38 3-己硫醇
/
39 2-乙基-1-十二醇
/
40 1-二十七烷醇
/
41 香草醇
/
42 1-十九醇
/
43 （ Z） -2-戊烯-1-醇
/
44 dl-苏糖醇
/
45 4-（ 1，1-二甲基乙基） -环己醇 /
46 1-十二醇
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中国农业科学 2013,46(14):2856-2868 Scientia Agricultura Sinicadoi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.14.002甘蔗苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）的克隆和表达分析宋修鹏 ，黄 杏 ，莫凤连 ，田丹丹 ，杨丽涛1 2 1 3 1,2，李杨瑞1,2，陈保善1（1 广西大学农学院/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，南宁 530004；2 中国农业科学院甘蔗研究中心/农业部广西甘蔗生物技术与 遗传改良重点实验室/广西农业科学院甘蔗研究所/广西甘蔗遗传改良重点实验室，南宁 530007；3 广西农业科学院生物技术研究所，南宁 530007）摘要： 【目的】克隆甘蔗的苯丙氨酸解氨酶基因（PAL） ，分析其序列特征及其在不同组织和 5 种胁迫条件下 的表达情况，为此基因在甘蔗抗逆育种中的应用提供理论支撑。
【方法】利用串联飞行时间质谱仪对差异表达蛋白 质进行质谱鉴定分析，通过 RT-PCR 和 RACE 技术从甘蔗品种新台糖 22 号（ROC22）中克隆 PAL，以生物信息学方 法对其序列进行预测分析，利用 real-time PCR 分析 PAL 在不同组织和不同胁迫条件下的表达特性。
【结果】克隆 获得甘蔗 PAL，命名为 ScPAL，GenBank 登录号为 KC172559。
该 cDNA 全长 2 590 bp，含有 1 个 2 115 bp 的完整 开放阅读框（ORF） ，编码 704 个氨基酸。
序列分析表明，其包含典型的 PAL 酶活性中心序列（GTITASGDLVPLSYIA） ， 与其它植物的 PAL 蛋白有很高的相似性。
系统进化树分析显示，甘蔗 ScPAL 与高粱的 PAL 蛋白亲缘关系较近。
real-time PCR 分析表明 PAL 为组成型表达，在根中的表达量最高，是叶中表达量的 66 倍。
其在低温（4℃） 、聚 乙二醇（PEG） 、NaCl 和 H2O2 四种外源胁迫下均诱导表达，但表达模式不同。
【结论】从甘蔗品种 ROC22 中克隆获得 苯丙氨酸解氨酶基因（ScPAL） ，是典型的 PAL 家族成员，推测其参与了甘蔗抗黑穗病过程，且在甘蔗抗寒、抗旱 和抗盐胁迫过程也起到某种作用。
关键词：甘蔗；苯丙氨酸解氨酶；基因克隆；表达分析Cloning and Expression Analysis of Sugarcane Phenylalanin Ammonia-lyase (PAL) GeneSONG Xiu-peng1, HUANG Xing2, MO Feng-lian1, TIAN Dan-dan3, YANG Li-tao1,2, LI Yang-rui1,2, CHEN Bao-shan1（1College of Agriculture, Guangxi University/State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Nanning 530004; 2Sugarcane Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement (Guangxi), Ministry of Agriculture/Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences / Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Nanning 530007; 3Biotechnology Research Institute, Guangxi Academy of Agriculture Sciences, Nanning 530007）Abstract: 【Objective】The aim of this study was to clone full-length cDNA of sugarcane phenylalanin ammonia-lyase (PAL) gene (ScPAL), a key enzyme gene related to phenylpropanoid metabolism in sugarcane, investigate its sequence characteristics, analyze its expressions in different organs and under five different stress conditions, thus providing a theoretical support for using this gene in sugarcane stress tolerance breeding. 【Method】 The differentially expressed protein was identified by MALDI TOF/TOF and analyzed using Applied Biosystems GPS Explorer software with Mascot analysis against the NCBI and Uniprot database using a combined peptide mass fingerprint and MS/MS search, then the full sequence of ScPAL was cloned from sugarcane variety ROC22 using RT-PCR and RACE techniques. The bioinformatics method was used to analyze the putative amino acid收稿日期：2013-03-05；接受日期：2013-05-15 基金项目：国家“863”计划课题（2013AA102604） 、国家国际合作项目(2013DFA31600)、广西科学研究与技术开发计划项目（桂科产 1123008-1， 桂科攻 1222009） 、自治区主席科技资金项目（11166-02） 联系方式：宋修鹏，E-mail：xiupengsong@。
通信作者杨丽涛，E-mail：liyr@14 期宋修鹏等：甘蔗苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）的克隆和表达分析2857sequence, and real-time PCR method was used to analyze the expression of ScPAL in different tissues and under different stresses. 【Result】 The full-length cDNA of ScPAL (GenBank accession number: KC172559) in sugarcane was cloned. The sequence consists of 2590 bp with an intact open reading frame of 2115 bp, encoding a polypeptide of 704 amino acids. Sequence analysis showed that it contains the typical PAL enzyme active site sequence (GTITASGDLVPLSYIA). Homology analysis showed that the deduced ScPAL protein was highly homologous to other PAL proteins from different species. Phylogenetic tree analysis indicated that ScPAL was very closely related to PAL of sorghum. Real-time PCR results showed that the ScPAL expressed in root, stalk and leaf, respectively, and its expression was different among three organs. The mRNA of ScPAL in root was the highest among three organs and was about sixty-six times higher than that in leaf. Furthermore, ScPAL transcription level was induced under the treatment of low temperature, PEG, NaCl and H2O2 stresses, but the expression patterns were different. 【Conclusion】 The gene ScPAL which was firstly cloned and characterized from sugarcane (ROC22) is a member of PAL family typically. The results of study indicated that it participated in sugarcane resistance to smut, also played a role in the sugarcane resistance to chilling, drought and salt stress processes. Key words: sugarcane; PAL; gene cloning; expression analysis0[1]引言【研究意义】甘蔗是中国主要的糖料和能源作黑穗病的甘蔗品种产生高的 PAL 活性且不积累自由 羟基肉桂酸。
龚得明等[28]研究不同抗性甘蔗品种受黑 穗病侵染后蔗芽中苯丙烷类代谢变化， 发现抗性品种 PAL 上升幅度和持续时间明显高于感病品种。