拟南芥苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

苯丙烷途径是植物体内广泛存在的次生代谢途径,此代谢过程中的第1个关键酶为苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-1yase,PAL)。苯丙氨酸解氨酶通过对基因的起始转录、频率的控制和对外界诱导因子的响应来调控基因的表达,并且其表达水平对于下游黄酮类物质的合成起着非常重要的作用。在一定条件下,苯丙氨酸解氨酶可利用其特殊的酶学性质逆向催化生产L-苯丙氨酸。通过一系列的生物信息学分析,确定拟南芥中苯丙氨酸解氨酶的存在,并进行基因的克隆及表达分析,为L-苯丙氨酸的生产提供新的物种来源。     

植物苯丙氨酸解氨酶研究进展

苯丙氨酸解氨酶（phenylatanine ammonia—lyase,PAL,E．C4．3．1．5）是催化苯丙烷代谢途径第一步反应的酶,也是这个途径的关键酶和限速酶,对植物具有非常重要的生理意义。综述了苯丙氨酸解氨酶的存在与分布、基本特性、生理代谢意义、抗病以及基因表达与调控等,为PAL在植物抗病的应用上提供基础数据。     

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(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。     

苯丙氨酸解氨酶的研究进展(综述)

苯丙氨酸解氨酶（PAL）是催化苯丙烷类代谢途径第一步反应的酶,也是这个途径的关键酶和限速酶,对植物有非常重要的生理意义。本文对苯丙氨酸解氨酶的存在与分布,纯化与性质,生理代谢意义,抗逆境以及基因克隆与表达等方面进行了比较全面的概述。     

镉胁迫下接种AM真菌对葡萄次生代谢酶活性的影响

试验以1 a生酿酒葡萄赤霞珠(Cabernet sauvignon)扦插苗为研究对象,研究不同浓度镉(0、50、200、600 μmol·kg-1)胁迫下AM真菌对葡萄次生代谢酶:过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)及苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性影响.结果表明,随镉处理浓度的升高,过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)及苯丙氨酸解氨酶(PAL)的含量均呈上升趋势,相对于未接种苗木,接种AM真菌显著提高了葡萄根系菌根的侵染率和次生代谢相关酶的活性.接种AM真菌能缓解葡萄幼苗在镉胁迫下的毒害作用.     

外源NO对半夏组培苗次生代谢的调控

为了探究外源NO对半夏体内次生代谢的调控机制,以半夏组培苗为材料,研究在喷洒不同浓度SNP(NO供体)后体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、谷氨酸合酶(GOGAT)活性、谷草转氨酶(GOT)活性、总生物碱质量分数和鸟苷质量分数的变化和规律.结果表明:不同浓度SNP均能提高半夏组培苗体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷草转氨酶(GOT)活性,增加次生代谢产物总生物碱和鸟苷质量分数.其中,1 mmol/L SNP处理组在第24天时效果最好,总生物碱及鸟苷质量分数分别比对照增加了66.1％,188.3％.外源NO可能通过提高半夏组培苗体内PAL,GOGAT,GOT活性,加速无机氮的同化及转化效率,提供更多的代谢前体物以促进总生物碱及鸟苷积累.     

苯丙氨酸解氨酶的研究进展

苯丙氨酸解氨酶(PAL)是催化苯丙烷类代谢途径第一步反应的酶,也是这个途径的关键酶和限速酶,对植物的生长具有非常重要的意义。初步阐述了PAL的分布、结构与生化性质,基因的表达调控,以及该酶在植物抗病过程中的作用。     

植物苯丙氨酸代谢相关酶基因启动子研究进展

苯丙氨酸代谢途径是植物重要的次生代谢途径,主要包括苯丙烷代谢途径和异黄酮合成代谢途径,其中每一步都由不同酶调控。启动子是基因的一个组成部分,控制基因表达（转录）的起始时间和表达程度。综述了苯丙氨酸代谢途径3种重要酶,即苯丙氨酸解氨酶、查尔酮合成酶和查尔酮异构酶基因启动子的研究进展。     

苯丙氨酸解氨酶研究进展

苯丙氨酸解氨酶（phenylalanineammonia-lyase,PAL,EC4．3．1．5）广泛存在于各种植物和少数微生物中。它是连接生物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。综述PAL的存在与分布、基本特性、在植物和微生物中的研究现状,重点介绍植物PAL的基因结构、表达特点以及基因表达调控机制,为PAL的深入研究指明了方向。     

干旱胁迫对半夏氮代谢相关酶活性的影响

为了探讨干旱胁迫下半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Breit]叶片内氮代谢途径中重要酶活性与生物碱合成和积累的关系,采用盆栽称重的方法控制土壤水分,测定干旱胁迫下半夏叶片内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及半夏块茎中生物碱的含量,以期探讨干旱胁迫对半夏氮代谢及块茎总生物碱积累的调控机理。结果表明,NR、GS、GOGAT、PAL和总生物碱含量在轻度干旱和中度干旱条件下的活性高于适宜水分,说明中度到轻度干旱条件下有利于半夏氮代谢关键酶活性的提高,促进氮的同化,为次生代谢提供必需的氨基酸等底物,有利于促进次生代谢产物的合成与积累,可有效提高半夏次生代谢产物积累。     

温度对黄芩种子发芽特性和次生代谢的调节

[目的]研究不同温度对黄芩种子发芽特性和次生代谢的调节。[方法]超氧化物岐化酶（SOD）活性测定采用核黄素-NBT法,过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚比色法,过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、苯丙氨酸解氨酶和肉桂酸-4-羟化酶活性测定采用紫外分光光度法。次生代谢物质含量测定采用高效液相色谱法。[结果]黄芩种子的发芽率、发芽势和发芽指数均受温度影响。黄芩种子的最适发芽温度为20-25℃;与适温相比,在低温和高温下SOD,POD和CAT的活性明显降低,PAL和C4H也呈现相类似的变化趋势,这与其次生代谢物质的变化也相同;次生代谢物质（黄酮类化合物）与其代谢途径中的关键酶（PAL和C4H）具有良好的相关性（r=0.956,r=0.951,P〈0.05）。[结论]黄芩种子发芽以及次生代谢物质合成的适宜温度为20℃。黄芩药材中次生代谢物质的含量可通过提高PAL和C4H的活性来提高。     

光照时间对黄芩种子萌发及次生代谢的影响

[目的]了解光照时间在黄芩Scutellaria baicalensis Georgi种子萌发过程中对初生与次生代谢规律的影响。[方法]光合色素、可溶性糖、苯丙氨酸解氨酶（PAL）和肉桂酸-4-羟化酶活性测定采用紫外分光光度法。次生代谢物质含量测定采用高效液相色谱法。[结果]黄芩种子在萌发过程中对光照时间不敏感，黄芩种苗的生长对光照时间是非常敏感的，光合色素、可溶性糖、苯丙氨酸解氨酶（PAL）和肉桂酸-4-羟化酶活性均随着光照强度增强而增加，其次生代谢物质也呈现出相同的变化趋势。[结论]光照时间促进了光合色素的形成，进而促进了初生代谢物质、关键酶活性和次生代谢物质的合成，因此我们可以通过调节光照时间来提高黄芩药材的质量。     

鲜切山药中苯丙氨酸解氨酶的分离纯化及酶学性质研究

[目的]研究铁棍山药中苯丙氨酸解氨酶（PAL）的动力学特性。[方法]以铁棍山药为研究对象,探讨铁棍山药切片后苯丙氨酸解氨酶的动力学特性,并考察底物浓度、pH、温度与酶浓度对酶活性的影响,筛选最优条件。[结果]PAL最适底物浓度为1mmol／L,底物浓度过高或过低都对酶活力不利。PAL在硼酸一氢氧化钠缓冲液中适宜的pH范围为7．6～9．2;最适pH有2个,分别为pH8．0和pH8．8。PAL适宜的温度范围为35—55℃,最适反应温度为45℃,超过70℃则容易钝化。经硫酸铵分级沉淀、透析和SephadexG-100凝胶过滤柱层析,纯化出苯丙氨酸解氨酶（PAL）,蛋白回收率为0．36％,酶回收率为3．1％,纯化倍数为3．76。[结论]该研究为解决市场新鲜山药易褐变的问题及提高山药的贮藏性提供了有效依据。     

外源草酸对绿竹笋抗氧化酶和木质化的影响

  目的  研究外源草酸处理对低温下去壳绿竹笋Bambusa oldhami的保鲜效果及其机制。  方法  用5 mmol·L?1草酸浸泡去壳绿竹笋10 min,置于(6±1) ℃下,定期测定去壳绿竹笋的过氧化氢(H₂O₂)质量摩尔浓度、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性、硬度、木质素质量分数和木质素代谢关键酶(PAL、4-CL、CAD、POD)的活性及其基因表达水平。  结果  5 mmol·L?1草酸溶液浸泡去壳绿竹笋10 min,能够提高去壳绿竹笋组织内SOD和CAT的活性并延缓H₂O₂的累积,抑制去壳绿竹笋木质素代谢关键酶(PAL、4-CL、CAD、POD)的基因表达水平和活性的上升,并显著降低木质素质量分数和硬度的上升。  结论  外源草酸处理通过抑制木质素代谢和提高抗氧化酶系统阻止去壳绿竹笋采后木质化进程,从而延缓了其冷藏期内品质的下降。图4参32     

超敏蛋白诱导水稻对立枯病的抗性

[目的]明确超敏蛋白对水稻立枯病的诱抗作用。[方法]以龙粳37水稻品种为试验材料,研究不同浓度超敏蛋白浸种处理对水稻生长发育的影响,测定超敏蛋白处理后水稻苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)含量变化。[结果]不同浓度超敏蛋白对水稻生长发育均有促进作用,且与对照相比不同浓度超敏蛋白处理水稻均不同程度地诱导了水稻防御酶PAL、POD和PPO活性,以稀释20倍的超敏蛋白诱导能力最强。[结论]研究结果为超敏蛋白抗病机理研究提供了理论依据。     

四霉素诱导水稻对稻瘟病的抗性研究

[目的]探讨四霉素诱导抗性的作用及作用机理,为其在生产实践中更好地应用提供依据。[方法]以稻瘟病为防治对象,研究四霉素对水稻叶片苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）的影响。[结果]喷施四霉素后,水稻叶片PAL、POD、PPO活性明显升高,其中喷药24h后接种处理的酶活升高最明显,各处理间SOD酶活无明显差异。[结论]四霉素不仅具有较强的抑菌作用,还可能通过诱导水稻防御酶系活性升高而增强抗病性以防止病菌侵染。     

灰葡萄孢菌激活蛋白对番茄灰霉病的诱导抗性及防御相关酶活性的影响

为探索激活蛋白对植物诱导抗病性机理,分析诱导过程中植物的应激反应,采用室内盆栽的方法,研究了来源于灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)的14 kD激活蛋白PEBC2诱导番茄对灰霉病的抗性,结果表明,经1.182μg/mL激活蛋白诱导处理后番茄对灰霉病的抗性有显著提高,番茄接种灰霉菌17 d后,对灰霉病的诱抗效果达到67.03%。测定了番茄体内与抗病代谢有关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性的动态变化,经激活蛋白处理后,番茄幼苗叶片的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性均有不同程度提高,PAL活性在诱导48 h后达到最高,比对照提高53.82%;POD活性在诱导168 h后达到最高,是对照的2.63倍;PPO活性在24 h和120 h出现2个峰值,分别比对照增加77.57%和87.21%。说明防御相关酶活性的提高,是激活蛋白诱导番茄植株抗灰霉病的主要生理机制之一。     

放线菌769发酵液对水稻体内主要防御酶活性的影响

用放线菌769发酵液处理水稻植株,测定水稻叶片中主要防御酶活性的变化,初步从酶学水平探讨了放线菌769发酵液对水稻的抗性诱导机制.结果表明:769菌株发酵液处理水稻可引起水稻体内防御酶发生明显变化,可抑制过氧化氢酶(CAT)的活性,提高过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性.以发酵液原液的作用效果最为显著.