重要作物中 PAL 基因家族的鉴定和序列分析 作者:盖江涛 沈建凯 王鹏来源:《江苏农业科学》第 06 期 摘要:苯丙氨酸解氨酶(PAL,phenylalanine ammonia-lyase [EC:4.3.1.24])存在于多个植物和部分微生物中,是与植物抗病性有关的核心酶,含有重要的植物生理意义。采用BLASTP 的办法,依靠全基因组数据库,获得了拟南芥[Arabidopsis thaliana (L. ) Heynh.]、水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays Linn.)、小麦(Triticum aestivum Linn.)、谷子[Setaria italica (L. ) P. Beauv.]、大豆[Glycine max (Linn. ) Merr.]6 种植物中的 PAL 基因家族共 45 条序列,对其进行了系统进化分析、生物信息学分析等。分析成果显示:单子叶植物与双子叶植物分别聚集在不同的分支,阐明单子叶植物水稻、玉米、小麦、谷子亲缘关系较近,双子叶植物拟南芥、大豆亲缘关系较近,而单子叶植物与双子叶植物亲缘关系较远,也阐明PAL 基因的分化在单子叶植物和双子叶植物分化前形成;酸性蛋白质占 93.3%,稳定性蛋白占97.8%,有信号肽的蛋白占 2.2%,有导肽的蛋白占 4.4%,全部蛋白均为有明显跨膜现象的亲水性蛋白;全部 PAL 基因亚细胞定位于细胞质中,都有蛋白活性位点。分析成果为进一步研究作物中 PAL 代谢机理提供理论支持。 核心词:苯丙氨酸解氨酶;PAL;基因家族;氨基酸 中图分类号: Q78 文献标志码: A 文章编号:1002-1302()06-0045-05 苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL,EC:4.3.1.24)存在于多个植物和少数微生物中,是现在研究较多的与植物抗病性有关的酶,与植物抗毒素及酚类化合物的形成亲密有关[1-2]。PAL 不能直接抵抗病虫害,但在植物体内通过苯丙烷类途径进一步转化为木质素、黄酮、异黄酮、生物碱等次生代谢产物来增强植株的抗性[3-4]。 1961 年,Koukol 等初次统计了高等植物中 PAL 酶的提取分离[5],此后有关这种酶的研究快速展开,现在 PAL 已从水稻[6]、小麦[6]等多个植物中得到分离纯化,并对拟南芥[7]、水稻[8]等植物 PAL 基因进行了 cDNA 克隆和序列分析。 研究发现,不同种植物中 PAL 活性不同,如水稻叶的 PAL 活性远比小麦的高[6]。在同一株植物中,不同的组织部位 PAL 活性也不同,普通来说越嫩的部位 PAL 活性越高[9],如杨树PAL 活性在正在发育的木质部、嫩茎和嫩叶中最高[10]。免疫细胞化学研究显示 PAL 合成于栅栏...