苯丙烷代谢途径中细胞色素P450的研究

苯丙烷次生代谢途径通过合成木质素、类黄酮等多种次生物质而影响植物的许多重要性状。细胞色素P450超家族参与苯丙烷途径的至少16种关键酶反应。从蛋白特征、功能、编码基因、表达调控等角度,综述了公共苯丙烷和主要分支途径中的细胞色素P450,如肉桂酸-4-羟化酶、类黄酮-3’-羟化酶、类黄酮-3’5’-羟化酶、阿魏酸5-羟化酶等。

环境光照改变马铃薯苯丙烷代谢途径相关酶和转录因子基因对低温胁迫的应答模式（英文）

[目的]通过实时荧光定量PCR分析不同环境温度和光照强度处理下,马铃薯苯丙烷类代谢途径关键酶基因,转录调节因子St R2R3-MYB和TGA基因表达情况。[方法]运用多因子及其互作逐步回归法建立光照强度、温度和处理时间影响基因表达的模式,逐步回归分析法研究St R2R3-MYB和TGA转录因子对苯丙烷类代谢途径关键酶基因的影响力。[结果 ]环境温度与St PAL、St DFR和St R2R3-MYB基因的表达量负相关,St TGA表达与温度正相关;环境光照强度与St CHS、St DFR和St R2R3-MYB表达正相关。环境光照强度和温度对St PAL和St DFR基因表达存在显著交互作用。[结论]环境光照强度影响马铃薯苯丙烷代谢途径关键酶St PAL和St DFR基因对温度的响应模式。马铃薯St R2R3-MYB转录调节因子对St CHS基因表达具有明显正向影响,而马铃薯St TGA转录调节因子对St DFR表达具有明显反向作用。

盐胁迫下宁夏枸杞苯丙烷代谢相关基因差异表达分析

为探究盐胁迫条件下宁夏枸杞苯丙烷代谢相关基因差异表达规律,以不同浓度NaCl(0,100,200,300 mmol/L)处理的水培宁夏枸杞幼苗为研究材料,利用高通量测序技术和qRT-PCR对盐胁迫下宁夏枸杞苯丙烷代谢相关基因差异表达进行分析,同时对该途径中关键酶活性及产物含量进行测定。结果表明,(1)宁夏枸杞在不同浓度NaCl处理下共有58个苯丙烷代谢相关基因差异表达,且随着盐胁迫程度的增加大部分基因表达水平上调或不变;(2)随着NaCl浓度的增加,宁夏枸杞叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性均下降,而酚类物质、类黄酮和木质素的含量在100 mmol/L NaCl处理下均显著积累。研究发现,宁夏枸杞可能通过调控苯丙烷代谢相关基因上调表达,增加酚类物质、类黄酮和木质素的合成,来清除过多活性氧和提升细胞壁强度以适应盐胁迫;宁夏枸杞可耐受的NaCl浓度在100~200 mmol/L之间。

硅酸钠处理对杏果实活性氧和苯丙烷代谢的影响

本实验以李杏为材料,研究了采后50mmol/L硅酸钠溶液浸泡处理对果实活性氧代谢和苯丙烷代谢的影响。结果表明:50mmol/L硅酸钠溶液浸泡处理提高了果实中O-2·的产生速率和H2O2含量,提高了超氧化物歧化酶(SOD)活性,抑制了过氧化氢酶(CAT)的活性。另外,处理还提高了果实苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,诱导果实中的抗性物质总酚和木质素的积累。因此,硅酸钠处理可通过调节活性氧代谢和苯丙烷代谢途径来增加对杏果实对病害的抗性。

不同氮素供应下水稻酚类物质代谢关键酶基因差异表达

运用实时荧光定量PCR技术探讨了不同供氮条件下强化感与弱化感水稻苯丙烷代谢途径中9个关键酶基因的表达差异。结果表明,与正常氮素供应相比,低氮胁迫引起强化感水稻‘P1312777’中与酚类代谢途径相关的9个关键酶基因表达量均上调,表达量增幅在1.9～5.4倍之间,且以PAL基因上调倍数最大。而弱化感水稻‘Lemont’则相反,只有2个基因(苯丙氨酸裂解酶基因和肉桂酰CoA基因)表达上调,但上调倍数分别是强化感水稻对应的基因的22%和74%,其余的7个基因表达均下调,降幅在29%～72%之间,表明低氮胁迫诱发的水稻化感抑草能力增强与其体内酚类物质合成代谢增强有关。

植物苯丙烷代谢及其对重金属胁迫的响应研究进展

苯丙烷代谢途径是植物中最重要的次生代谢途径之一,在植物抵抗重金属胁迫中直接或间接发挥了抗氧化作用,并能够提高植物对重金属离子的吸收与胁迫耐性。本文就苯丙烷代谢途径核心反应与关键酶系进行了总结,同时分析了木质素、类黄酮及原花青素等关键代谢产物的生物合成过程及相关机制,并以此为基础探讨了苯丙烷代谢途径关键产物响应重金属胁迫的相关机制。此外,结合当前研究现状,就苯丙烷代谢参与植物防御重金属胁迫的相关研究提出展望,以期为重金属污染环境的植物修复提供理论依据。

药用植物PAL基因及其功能研究进展

苯丙烷代谢途径是植物主要代谢途径之一,可产生黄酮、酚酸和木质素类等物质,这些物质不仅参与调控植物生长发育和抗逆等生理活动,还被用于预防和治疗疾病,是决定药用植物品质的关键因素之一。苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)负责催化苯丙烷类代谢途径中第一个反应,是该途径的关键酶和限速酶。本文就药用植物中PAL基因的基本特性、表达调控机制等方面的研究进行综述,为进一步阐明药用植物中PAL的功能提供参考。

巴戟天苯丙烷类代谢途径相关基因的克隆与表达

为探究巴戟天(Morinda officinalis How.)苯丙烷类代谢途径相关基因(PAL、C4H和4CL)序列特征及其在干旱胁迫下的表达模式,以根、茎、叶为材料,基于转录组测序数据,采用反转录-聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)技术,克隆得到3个巴戟天苯丙烷类代谢公共途径基因全长cDNA序列及其启动子,分别为MoPAL、MoC4H和Mo4CL-like2.3个基因全长分别为2 504 bp、1 688 bp和1 911 bp,其开放阅读框(open readingframe,ORF)分别为2154bp、1584bp和1632bp,分别编码717个、524个和543个氨基酸.同源比对分析显示,3个基因氨基酸序列与咖啡树同基因的相似性较高,相似度均超过85%.MoPAL含有苯丙氨酸和组氨酸解氨酶的酶活中心(GTITASGDLVPLSYIAG),MoC4H含有细胞色素P450超级家族结构域FG-GRRSCPG,Mo4CL-like2含有苯丙氨酸解氨酶超级家族结构域(LPYSSGTTG-KGV).启动子分析结果显示3个启动子的上游顺式元件都含有TATA-box、CAAT-box和生长素响应元件,此外,MoPAL还含有分生组织表达响应元件(CAT-box)和昼夜节律响应元件(circadian),MoC4H含有干旱诱导性响应元件(MBS),Mo4CL-like2含有较多光响应元件,如Box 4、Sp1和GA-Motif等.定量分析结果显示3个基因表达水平具有组织特异性且在根中表达量相对较高,在干旱胁迫早期过程中3个基因显著上调.上述结果表明MoPAL、MoC4H和Mo4CL-like2可能在巴戟天干旱胁迫应答中发挥重要作用.(图7表1参34)

甘蓝型油菜MYB4基因反义植物表达载体的构建

将甘蓝型油菜(Brassica napus L.)MYB4基因家族共保守的467 bp反义片段构建到中间载体pCambia2301G中,替换GUS基因,由CaMV35S启动子驱动,形成了反义植物表达载体,命名为pCambia2301G-MYB4A,并转化到根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404中形成工程菌株,为进一步研究甘蓝型油菜MYB4基因家族的功能奠定基础。

外源水杨酸诱导的部分甜瓜自毒作用相关基因的表达分析

以甜瓜(Cucumis melo)品种‘新银辉’为材料,采取根灌法,以水杨酸(10μmol/L)处理甜瓜幼苗,通过Real-Time PCR对叶片中部分自毒作用相关基因的表达量进行定量分析,以探究外源水杨酸诱导对甜瓜自毒作用的影响。结果显示,经外源水杨酸诱导后:(1)在催化苯丙烷类代谢途径的3个初始反应的蛋白酶编码基因中,PAL和C4H随处理后时间增加,呈逐渐上调趋势,但PAL比C4H更快响应胁迫,而4CL转录水平没有显著变化;(2)在类黄酮生物合成的3个关键酶的基因中,CHI、F3H均显示出不同程度的下调,CHS于处理后1 d略微上调,然后恢复至处理前水平;(3)两个转录因子基因WD40、R2R3-MYB分别在不同处理时间后显著下调;(4)WD40与CHI的表达相关性较高。据上述结果 ,水杨酸诱导后:(Ⅰ)CHI表达可能与转录因子WD40蛋白相关;(Ⅱ)WD40、R2R3-MYB与PAL、C4H、4CL、CHS间不存在简单、明确的调控关系;(Ⅲ)柚皮苷、表儿茶素、芦丁等甜瓜主要化感物质合成减少。

糙皮侧耳pal2调控低温光照环境刺激下菌丝生长的分子机制

以糙皮侧耳野生型菌株和pal2基因干扰菌株为材料,通过对比菌丝在28℃始终黑暗培养和28℃黑暗培养3 d后进行15℃12 h光照/12 h黑暗培养6 d的环境刺激这两种条件下苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因pal2转录水平、酶活性、底物L–苯丙氨酸和产物反式肉桂酸含量的变化,以及分析外源添加不同浓度底物和产物对菌丝表型的影响,初步解释了环境刺激下菌丝生长速度减慢的原因,发现苯丙氨酸解氨酶及其编码基因pal2均能响应环境刺激,但酶活性、产物和底物含量与基因表达量相比存在明显地响应滞后性;阐明环境刺激通过诱导pal2转录水平下调,总酶活性升高,使菌丝胞内L–苯丙氨酸减少,反式肉桂酸含量增加,从而负调控糙皮侧耳菌丝生长的分子通路。