丝瓜苯丙氨酸解氨酶基因PAL克隆及表达分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL,phenylalanine ammonia-lyase)是苯丙烷途径代谢的关键酶,在果蔬褐变中发挥着重要作用。为了探究丝瓜中PAL基因的功能,本研究以丝瓜果实为材料,采用RACE和RT-PCR技术从丝瓜果肉中分离获得丝瓜PAL基因,命名为Lc PAL,Gen Bank登录号为:KP341758。该基因全长2406 bp,具有完整的开放阅读框(ORF),共2145个碱基;预测编码715个氨基酸,理论分子量(Mw)为77.69 k D,等电点(p I)为6.11,编码的蛋白与黄瓜和香瓜的同源蛋白相似性均在93%以上,显示其高度的保守性。系统进化树分析显示,丝瓜与同为葫芦科的黄瓜、香瓜的PAL蛋白的亲缘关系较近,聚为同一类。Motif Scan分析显示,Lc PAL编码的蛋白包含有PAL-HAL(60~525位)、PLN02457(8~715位)及phe_aml_yase(24~705位)3个保守结构域和1个酶活性中心序列(197~212位),属于典型的Lyase_I_Like超家族。Wolf Psort预测其亚细胞定位于叶绿体或内质网中。实时荧光定量PCR分析显示,Lc PAL基因在普通丝瓜果实、花、茎、叶和根中均有表达。Lc PAL在所选的8个丝瓜品种中表达存在一定差异,在普通丝瓜中的表达量均高于有棱丝瓜;在普通丝瓜品种闽丝3号鲜切及采后储藏褐变过程中,Lc PAL初期表达上调,后期表达量受到抑制,且与其酶活性的变化趋势基本一致。普通丝瓜Lc PAL表达与果肉褐变的发生过程高度相关,表明Lc PAL在普通丝瓜果肉褐变中发挥着作用。