马铃薯PAL基因家族的全基因组鉴定及其在非生物胁迫下和块茎花色素苷合成中的表达分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanin ammonia-lyase,PAL)是苯丙烷代谢途径的限速酶和关键酶,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下,利用BlastP和HMM 3.1鉴定到8个PAL基因家族成员,利用ExPASy、CELLO、PlantCARE等在线工具,对PAL基因家族成员的进行生物信息学分析。利用PGSC数据库下载的RNA-seq数据,分析了StPALs在双单倍体(DM)马铃薯不同组织部位和非生物胁迫下的表达模式。对3个不同颜色马铃薯块茎组织(皮和肉)进行RNA-seq,以及利用3个不同颜色块茎杂交子代的薯肉进行qPCR分析。结果表明,8个StPALs分布在3、5、9和10号染色体上,它们与烟草(Nicotiana tabacum)PAL的亲缘关系较近。StPAL基因成员的启动子区域内含有多个顺式元件,包括光响应、逆境胁迫响应、激素响应、生长发育相关和转录因子调控的多种顺式元件。StPAL2在匍匐茎中特异表达,StPAL3/5/8在块茎和匍匐茎中特异表达,StPAL3在甘露醇处理下下调表达,StPAL3和StPAL8在热胁迫中上调表达。它们可能参与了马铃薯块茎的发育和非生物胁迫响应。5个StPALs(StPAL3/4/5/6/8)基因在彩色薯肉中均上调表达,可能参与马铃薯薯肉中花色素苷的生物合成。这些结果为进一步了解StPAL基因家族特征,深入分析StPALs基因在马铃薯中的功能提供了理论依据。

粉蕉PAL家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析

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,因此有必要对香蕉中的PAL家族基因进行详细的研究。本研究从粉蕉基因组中鉴定出8个MaPAL基因,分别命名为MaPAL1~MaPAL8,在系统发育树中MaPAL6基因单独被分成一支。根据基因系统进化关系、蛋白质结构域和基因结构的分析,8个MaPAL基因属于PAL家族基因。转录组分析结果表明,MaPAL基因参与了粉蕉的发育、成熟以及对生物/非生物胁迫的响应。MaPAL4基因在所有果实发育和成熟阶段都表现出高表达。MaPAL1和MaPAL7基因可能对非生物胁迫有响应,MaPAL2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,可能响应Foc4的侵染。和巴西蕉相比,MaPAL基因在粉蕉中被低温和渗透胁迫诱导的程度要高。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,也为香蕉遗传改良提供了潜在基因资源。

百香果苯丙氨酸解氨酶基因PePAL克隆及表达分析

为探讨百香果中苯丙氨酸解氨酶(PAL)编码基因的序列结构和蛋白质功能,以台农1号百香果(Passiflora edulis Sims)为材料,以cDNA为模板对PePAL基因进行同源克隆,同时对PePAL编码蛋白质的结构及功能进行预测。结果表明,PePAL基因cDNA全长2499 bp,含有1个完整开放阅读框(2124 bp),编码707个氨基酸,蛋白质分子质量为173.43 ku。利用ProtParam、SignalP 4.1软件及TMHMM等软件对PePAL蛋白的结构预测显示,该蛋白质是一个亲水性的非分泌型蛋白,无跨膜结构域,无信号肽。PePAL主要定位于细胞核、叶绿体、细胞质、细胞膜、线粒体、液泡等部位,其二级结构由α螺旋、延伸链、β转角及无规则卷曲组成。PePAL在不同品种百香果的同一结果枝上的表达模式均呈现花中表达量最高,其次是茎,在成熟叶中表达量最低。

树莓RiPAL1基因克隆及生物信息学分析

苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine Ammonia Lyase,PAL)是苯丙烷类代谢的关键酶,能调节树莓中黄酮类的生物合成。为了深入研究树莓中RiPAL1基因的功能与调控机制,以树莓果实为材料提取总RNA,合成cDNA第一链,然后成功克隆出树莓果实RiPAL1基因,并对其进行了相关的生物信息学分析。结果表明,RiPAL1基因的编码序列(Coding Sequence,CDS)全长为2133 bp,编码710个氨基酸,分子量为77.50 ku,等电点为6.21。RiPAL1蛋白疏水性最大值为4.50,最小值为-4.50,平均疏水指数为-0.49,为亲水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽。含有4个N糖基化位点和67个特异性激酶位点,二级结构以α螺旋为主,三级结构为同型四聚体。多序列比对显示RiPAL1蛋白具有典型的苯丙氨酸解氨酶保守结构域,系统进化分析表明RiPAL1蛋白与同科植物草莓亲缘关系最近。该研究可为深入研究RiPAL1基因参与树莓果实黄酮类物质生物合成的分子机制提供参考。

决明苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因家族的全基因组分析

利用HMMER、Pfam与SMART等工具,从决明(Senna tora)等不同物种中筛选获得26条PAL(苯丙氨酸解氨酶)序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明,决明PAL基因家族的基本特征在单双子叶植物分离之前就已形成,且6个PAL成员被分为3个亚类。决明PAL基因家族成员的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成;含有较高的Ala、Ser和Leu残基;存在16种不同的保守基序,其中motif12(含有催化关键序列Ala-Ser-Gly)在所有PAL成员中均出现;启动子区含有较多的光反应、植物激素响应与逆境胁迫响应元件。进一步的GO、转录组与Pearson分析也强化了以上分析结果,即决明PAL基因家族成员多集中在叶、茎和花等易感受光的组织,参与抗旱与抗菌等生物学过程呈现多样化的特点。以上分析结果将为决明PAL基因的后续功能研究及抗逆功能基因筛选提供理论基础。

甘蔗苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的克隆和表达分析

【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。

芒果PAL基因的克隆与序列分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)是酚类物质合成的第一个酶,是催化苯丙烷类反应的第一酶。根据已经报道的PAL基因的序列设计兼并引物,采用3′RACE和5′RACE方法,克隆得到了芒果果实PAL基因的全长cDNA序列。该基因开放阅读框为2160 bp,编码719个氨基酸,分子重量为79.18 kD。对基因组扩增得到了2200 bp长度的片段分析发现,该基因未含有内含子序列。通过系统发育分析发现,该基因编码的蛋白与问荆、杉木、银杏等植物具有较近的亲缘关系。对不同芒果品种的PAL基因的表达进行分析发现,红色的贵妃品种中表达量较高,而绿色的桂七品种中表达量较低。

Chib1和PAL5基因在AM真菌Glomus fasciculatus诱导大豆抗线虫病害防御反应中的作用(英文)

本研究系统分析了大豆(品种:‘鲁豆4’)接种AM真菌Glomusfasciculatum和胞囊线虫(SCN,Heteroderaglycines)4号生理小种后各处理菌根和线虫侵染率、几丁质酶和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及几丁质酶基因Chib1和苯丙氨酸解氨酶基因PAL5转录物的动态变化。结果表明,接种SCN对AM真菌的侵染率没有产生显著影响,但先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内线虫侵染率明显低于只接种SCN的处理。另外,先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内几丁质酶和PAL活性显著提高,活性高峰出现在接种线虫后的第3天。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内两种基因Chib1和PAL5转录物高峰也出现在接种SCN后的第3天,即AM真菌侵染率快速上升而SCN侵染率快速下降时期。所以Chib1和PAL5基因的表达可能是AM真菌诱导的抗大豆胞囊线虫病害防御反应的一种表现。因此推测Chib1和PAL5直接参与了AM真菌诱导大豆抗胞囊线虫病害的防御反应。

津田芜菁和赤丸芜菁苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的克隆和表达

以UV-A处理津田芜菁和赤丸芜菁块根24h后提取总RNA,再用RT-PCR方法分别克隆BrPAL1和BrPAL2基因的结果表明,BrPAL1和BrPAL2的开放读码框为2 169bp,编码722个氨基酸。氨基酸序列分析显示,BrPAL1和BrPAL2与甘蓝型油菜苯丙氨酸解氨酶(PAL)的同源性达99%,第61～559的肽段具有PAL结构域。BrPAL1和BrPAL2的核苷酸序列在9个位置上存在差异,而推导的氨基酸序列仅在3个位置上有差异。BrPAL1和BrPAL2基因有高度同源性。Northern杂交结果显示,UV-A可以诱导BrPAL1和BrPAL2表达,基因的表达量与处理时间呈相关。

茄科植物PAL基因家族的鉴定和序列分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL,phenylalanine ammonia-lyase[EC:4.3.1.24])是植物次生代谢尤其是苯丙烷途径的关键酶,与植物抵抗病原菌入侵密切相关,具有重要的植物生理学意义;其催化产物是辣椒素等植物天然产物的前体。采用BLASTP方法,依托全基因组数据库,获得了番茄、马铃薯、本氏烟草、辣椒等4种茄科植物及杨树、拟南芥的PAL基因家族成员共27条序列,并对其进行初步的生物信息学分析、理化性质分析及结构分析。结果表明:在进化过程中,茄科植物烟草、番茄、马铃薯和辣椒的亲缘关系较近,拟南芥、杨树与茄科植物的亲缘关系较远;酸性蛋白质占96.3%,所有蛋白均为亲水性稳定蛋白、有明显跨膜现象、无信号肽;所有PAL亚细胞定位于细胞质中,具有活性位点的蛋白占96.3%。本研究结果为进一步研究茄科植物中PAL代谢机理提供理论支持。

白粉病菌侵染对美洲南瓜不同抗性品种PAL基因表达量的影响

为明确白粉病菌侵染对不同美洲南瓜抗性品种PAL基因表达量的影响,采用室内接种和qRTPCR技术分别测定不同美洲南瓜抗性品种接种苍耳单囊白粉菌后发病率和病情指数,并分析接菌后其不同组织部位PAL基因表达量的变化情况。室内测定结果表明,抗病品种小三星F2发病率和病情指数显著低于感病品种金12F2,尤其接菌后第13天,小三星F2发病率和病情指数分别为17.3%和15.6,而金12F2发病率和病情指数分别为93.3%和83.0。PAL基因表达量测定结果表明,不同抗性美洲南瓜接菌后,PAL基因相对表达量显著升高,且随着接种天数增加,其不同组织部位PAL基因相对表达量呈现出先增加后降低的趋势。抗病品种小三星F2接菌后叶片中PAL基因相对表达量增加较为显著,叶柄和茎秆次之,并且其相对表达量分别在第7和第9天达到最大值;感病品种金12F2接菌后叶片中PAL基因相对表达量较抗病品种低,但与对照相比,其PAL基因相对表达量显著增加,并分别在第9和第11天达到最大值。因此,PAL基因相对表达量与美洲南瓜抗白粉病强弱具有密切的关系。本研究可为南瓜抗病品种的选育提供科学依据。

杉木苯丙氨酸解氨酶基因ClPAL的克隆与表达分析

利用RACE方法从杉木中分离得到3个编码苯丙氨酸解氨酶(PAL)的全长cDNA序列,分别为2 455,2 418,2 689 bp,编码的氨基酸个数分别为709,710,709。氨基酸序列分析显示,推导的氨基酸序列包含PAL-HAL和PAL 2个功能域以及酶活性中心序列(GTITASGDLVPLSYIA)。荧光定量PCR分析表明,虽然3个ClPAL基因在调查的器官和组织中皆有表达,但仍表现出一定的组织特异性。ClPAL1在木质化茎中的表达量明显高于针叶、雌球花、根和非木质化茎中的表达量,ClPAL3主要在木质化茎中表达;二者均在木质部中优势表达,且在中间材中的表达量高出边材20倍以上。ClPAL2主要在富含韧皮部针叶和皮层中高丰度表达。IAA、GA3和BR能促进木质部细胞的分化,与木质素的生物合成有直接或间接的联系。经此3种激素处理后,ClPAL1和ClPAL3的表达模式相似,均受到不同程度的诱导,其中IAA和BR的诱导效应相对明显;ClPAL2基因的表达则受到相对弱的抑制。这些结果说明ClPAL1和ClPAL3可能主要参与了杉木木材中木质素的合成过程。在应压木诱导形成中,ClPAL1在应压区木质部的表达量表现为先下降后上升,处理10天后达对照的1.4倍,在对应区木质部中则呈现下调表达;ClPAL2在应压区木质部中表现为上调表达,而在对应区木质部中,仅处理10天后的表达量明显高于对照;ClPAL3的表达量变化不是很明显。另外,ClPAL2基因在中间材中的表达丰度也明显高于边材,是否参与杉木心材特殊色泽的形成值得深入研究。

接种后柱花草防御酶活性变化及PAL基因表达分析

在抗病Mineriao和感病CIAT2312柱花草(Stylosanthesspp.)叶片接种炭疽病病原菌后,测定苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性。结果表明:接种后两种柱花草种质3种酶活性均先升后降,其中抗病株高于感病株,酶活性与柱花草对炭疽病的抗性密切相关;从Mineirao柱花草中克隆出PAL基因,半定量RT-PCR分析表明,其表达量高于CIAT2312柱花草,初步推测柱花草PAL基因对柱花草具有抗炭疽病作用。

11种植物石细胞形成相关基因pal的生物信息学分析

植物石细胞是植物类药材显微鉴别的重要依据特征。为了从分子水平鉴定植物药材,采用生物信息学方法对NCBI数据库中登录的11种植物的石细胞形成相关基因pal的完整编码序列进行了比对、分析。结果显示:11种植物的pal基因的完全编码序列从1 619bp到2 626bp不等,开放阅读框(ORF)序列长度在1 380bp和2 178bp之间,有相同的起始密码子和不同的起始位点、终止位点和终止密码子。11种植物的pal的氨基酸序列具有一定的同源性,特别是在从810到2 200位点的氨基酸序列的同源性较高。不同物种的pal基因在进化过程中产生的多样性,可为pal基因用于植物药材鉴定提供依据。

茉莉花JsPAL2基因的克隆与表达分析

为了研究茉莉花花香代谢相关分子机制,本研究基于茉莉花转录组测序结果,采用PCR技术从双瓣茉莉花花瓣的c DNA文库中克隆出苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)的全长c DNA,命名为Js PAL2。该c DNA的全长为2 181 bp,其中ORF为2 079 bp,编码693个氨基酸的蛋白,分子量为75 599.19 u。序列分析结果表明,该基因编码的氨基酸序列与油橄榄(Olea europaea)的PAL具有82%的同源性。利用100μmol/L的外源激素茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)喷施成熟花苞,并采用荧光定量PCR技术检测Js PAL2在茉莉花发育过程、开放过程以及经Me JA处理过后花朵中的表达量变化。结果表明,在花蕾生长发育时期,Js PAL2的表达量随着天数的增加而升高,在5 d时达到最高;在不同开放时期,18:00花朵未开放时Js PAL2表达量最低,22:00花朵半开放时表达量最高;经外源茉莉酸甲酯处理后,Js PAL2的表达量明显增加,在处理后7 h达到最高,随后逐渐降低,推测该基因可能与茉莉花香气物质的合成有关,同时Me JA可能对其表达有诱导的作用。

银杏苯丙氨酸解氨酶(PAL)的基因克隆

目的 通过克隆银杏苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因并深入研究其结构,利用生物技术改良叶用银杏品质。方法 利用PAL氨基酸序列中的保守区设计的简并引物,应用PCR等分子克隆技术,首次成功地从银杏基因组中克隆出了PAL基因片断。结果 及结论PAL基因长度为1140bp,所得序列已登录在NCBI的CenBank中,核酸序列和推测的氨基酸序列的Accession分别为AY231176和AAO73468。

杜仲PAL基因cDNA全长序列特征分析

苯丙素类化合物的合成过程中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是植物苯丙烷类合成的第1个关键酶。为了解杜仲苯丙氨酸解氨酶基因序列信息,为杜仲苯丙素类高效合成的分子调控提供科学依据,对杜仲PAL基因cDNA和基因组全长序列特征进行了系统的生物信息学分析。结果表明,杜仲的EuPAL1基因的全长cDNA,其长度为2 133 bp;该基因共编码711个aa,酶蛋白相对分子质量77.14 kD,等电点6.24,属于稳定疏水性蛋白;编码蛋白二级结构是以α-螺旋和螺环结构为主的混合型结构,属于lyase-I-like蛋白超家族。

基于实时荧光定量PCR技术的蝴蝶兰PPO和PAL基因表达分析

为研究蝴蝶兰在组织培养过程中的褐化机制,通过观察与褐化相关基因PPO和PAL在组织培养过程中不同时期的表达量,判断上述2个基因对褐化的影响。采用实时荧光定量的方法,设计特异性引物,获得PPO基因与PAL基因的目的片段,再以实时荧光定量方式,检验上述2个基因在蝴蝶兰组培苗中的表达量。结果表明,获得的PPO基因目的片段与蝴蝶兰×五唇兰相似性达到97%,蝴蝶兰PPO基因目的片段序列与蝴蝶兰×朵丽兰相似性达到98%。通过对蝴蝶兰组培苗培养不同阶段中PPO基因及PAL基因的表达差异研究,发现：在对组培苗叶片切割后PPO基因的表达量迅速增加,随培养时间的推移,表达量经过缓慢的降低后逐渐增高,在10~12天阶段表达量急剧增加,在12天达到最大量,随后降低,后期表达量浮动不大;PAL基因分别在1、8、12天表达量急剧增加,12天的表达量最大,随后,总体表达量有降低趋势。2个基因在第12天表达量都达到最高,说明此时是褐化发生的关键时期,若此时期对其进行有效预防措施,将会减少褐化现象。

冬凌草PAL基因的克隆及表达分析

苯丙氨酸解氨酶是植物酚酸类化合物合成通路途径中的关键酶。迷迭香酸是冬凌草中的重要的酚酸类活性物质,具有抗菌消炎等药用功效。为了研究PAL基因在冬凌草酚酸类物质合成中的作用,采用RT-PCR技术克隆冬凌草PAL基因,得到序列全长1116 bp的cDNA,最长的开放阅读框522 bp,编码173个氨基酸,相对分子质量为25.45 kD,GenBank登录号为MK304488。通过生物信息学分析,推测其为游离蛋白,三级结构的建模结果支持二级结构由19段α-螺旋组成的预测。qPCR结果显示,IrPAL基因在冬凌草叶片中表达量最多,茎次之,根中最少。该研究首次获得了IrPAL基因的全长cDNA序列,并检测在冬凌草各组织中的表达差异,为后续进一步研究IrPAL基因在冬凌草迷迭香酸合成途径中的功能奠定了基础。

苹果全基因组PAL基因家族成员的鉴定及表达分析

根据金冠苹果参考基因组,利用BLAST在线网站鉴定得到苹果基因组中共8个PAL基因,所有MdPAL蛋白都含有MIO保守结构域(Ala-Gly-Ser)。分组鉴定和进化树分析结果显示,MdPAL蛋白可以被分为3组,分子量在47. 713～81. 748 ku,等电点在5. 44～6. 39,进化关系较近的成员拥有相似的基因结构和蛋白保守基序分布。利用GEO数据库和实时荧光定量PCR的方法检测苹果长富2号品种中PAL基因在不同组织器官及5个不同果实发育阶段的表达情况。不同组织器官表达结果表明,MdPAL2、MdPAL3/4/6/7、MdPAL8在叶中表达最高,而MdPAL1和MdPAL5在花中表达最高,表达模式存在多样性。不同果实发育阶段表达结果发现,MdPAL表达规律不同,所有MdPAL在幼果发育期或果实成熟期显著升高(除MdPAL1外),暗示其在果实发育和成熟过程具有重要作用。