砀山酥梨果实苯丙氨酸解氨酶基因cDNA克隆及序列分析

为了研究梨石细胞形成与木质素合成的关系,以砀山酥梨果实为材料,通过基于同源性的RT—PCR方法,克隆木质素合成途径中的关键酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因。同时利用基因数据库资料对克隆的PAL序列进行比较分析。结果表明,从砀山酥梨果实中克隆的PAL基因eDNA片段长度为585bp,推断其编码195个氨基酸序列。该序列包含与其它植物PAL相同的活性催化位点,经序列分析和同源性比对,该氨基酸序列与其它植物PAL氨基酸序列的同源性在90％以上。系统进化树分析表明,砀山酥梨PAL氨基酸序列与蔷薇科的甜樱桃PAL氨基酸序列聚类关系最近。     

独一味苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

以独一味叶片为材料,采用RT-PCR和RACE方法克隆了独一味苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）的全长cDNA,命名为LrPAL基因。测序结果表明,LrPA L基因全长2 298 bp,含有1个2 145 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码714个氨基酸。蛋白序列分析表明,其包含典型的PAL活性中心序列（GTITASGDLVPLSYIA）,与其他植物的PAL蛋白有很高的同源性。系统进化树分析表明,独一味LrPAL与唇形科植物的PAL蛋白聚为一类,说明两者的亲缘关系较近。用 Real-Time PCR方法检测发现,LrPAL基因在独一味的叶中表达量最高,茎中表达量最少。研究结果推测,从独一味中克隆获得的苯丙氨酸解氨酶基因（LrPAL）是典型的PAL家族成员,在独一味各组织发育过程中具有重要功能。     

菜心苯丙氨酸解氨酶基因克隆与序列分析

通过同源克隆和RACE相结合的方法,首次从菜心中克隆了苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因的全长cDNA,命名为BcPAL1(GenBank登录号为GU245694).BcPAL1全长2 476 bp,开放阅读框2 166 bp,编码721个氨基酸.经氨基酸序列多重比较发现,BcPAL1编码的氨基酸序列与拟南芥、烟草、甘蓝型油菜等植物的PAL氨基酸序列同源性大于90%,BcPAL1编码的氨基酸序列包含与拟南芥、烟草PAL蛋白质相同的脱氨基位点和催化活性位点.基于氨基酸序列的PAL系统进化树分析结果显示,BcPAL1编码的氨基酸序列与十字花科类植物(如拟南芥)的PAL聚为一支,说明两者的亲缘关系较近.     

竹子木质素合成酶基因克隆与分析

苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine Ammonia-Lyase,PAL;EC 4.3.1.5)是木质素生物合成过程的关键酶和限速酶,竹材中的木质素含量的降低有利于提高竹浆的品质.采用RACE技术分别从黄古竹(Phyllostachys angusta)等4种竹子中克隆了PAL基因的全长序列,并进行了生物信息学分析.结果显示,PAL基因的开放读码框长度为2 136 bp,共编码712个氨基酸,具有2个外显子和1个内含子;对PAL蛋白单体的三维结构分析显示,PAL蛋白均含有大量的α螺旋和β折叠结构;基于邻接法的进化树对31种植物的PAL基因的氨基酸序列分析表明,竹类植物PAL的氨基酸序列之间同源性较高,与单子叶植物禾本科(除竹亚科植物外)的玉米和甘蔗等的亲缘关系较近,而与双子叶植物的辣椒、烟草、红参、莴笋等亲缘关系较远.     

宁夏枸杞苯丙氨酸解氨酶基因的cDNA克隆及其表达分析

为探讨宁夏枸杞(Lycium barbarum)苯丙氨酸解氨酶基因(LbPAL)的表达特征,采用PCR法克隆了宁夏枸杞LbPAL基因的cDNA,并用实时定量PCR法分析了其表达特征。结果表明:宁夏枸杞的LbPAL基因的全长cDNA为2321 bp,包含2163 bp、编码720个氨基酸的开放阅读框;LbPAL与茄科其他物种的PAL氨基酸序列及三维结构具有较高保守性;与茄科物种的PAL聚类在同一个分支中。LbPAL在叶、花瓣、S1期果实的表达量较高,而在根及S2~S5期果实的表达水平较低。在NaCl胁迫处理下,LbPAL在根和茎中的表达量均有下调的趋势;而在叶片中,LbPAL表达量先急剧增加而后急剧下降并趋于稳定。这为解析宁夏枸杞中类黄酮化合物的生物合成调节及生理功能提供了参考。     

大蕉苯丙氨酸解氨酶基因的克隆、鉴定和表达分析

为了研究苯丙氨酸解氨酶基因与大蕉(Musa ABB cv. Dongguandajiao)抗枯萎病的关系,利用 RT-PCR 和 RACE技术克隆了大蕉苯丙氨酸解氨酶基因全长 cDNA。此 cDNA 长 1 300 bp,包含一个长为 1 191 bp,编码 397 个氨基酸的完整开放阅读框(ORF),推导的氨基酸序列与水稻 PAL 基因氨基酸序列同源性达 89%,将此基因命名为 M-PAL。Southern杂交结果表明大蕉中存在一个包含 4-5 个 PAL基因的基因家族,将此基因克隆到大肠杆菌表达载体 pET32(a )中,表达的蛋白质分子量大小与推导的相一致,并且表达的蛋白质表现出 PAL 酶活性。对接种香蕉枯萎病菌 4 号生理小种(Fusarium oxysporumf. sp. cubense (FOC) race 4 )后大蕉叶片中 M-PAL基因的转录谱进行研究表明,在接种枯萎病菌后,M-PAL基因在叶片中的转录水平提高,因此推测 M-PAL基因的表达可能与香蕉枯萎病抗性相关。     

香石竹DcPAL1基因的克隆及其原核表达

苯丙氨酸解氨酶(PAL)是植物苯丙烷类代谢途径的关键酶。利用RT-PCR及RACE技术从香石竹茎中克隆到苯丙氨酸解氨酶基因的全长cDNA,命名为DcPAL1(GenBank登录号为FJ864719)。DcPAL1全长2 397bp,预测其开放阅读框长2 121bp,编码一个含有706个氨基酸的蛋白质,其分子量为76.8kD,等电点5.84,且含有PAL的特征序列和活性位点。构建pET-DcPAL1原核表达载体,并转入大肠杆菌(Escherichia coli)中表达,获得1个与预测大小一致的外源蛋白,主要以包涵体形式存在。用Ni2+-NTA螯合琼脂糖层析柱亲和层析得到了纯化的表达蛋白。     

甘薯苯丙氨酸解氨酶基因IbPAL的克隆与表达分析

本研究基于甘薯(Ipomoea batatas(L.) Lam.)与绿原酸合成代谢相关的转录组数据克隆了苯丙氨酸解氨酶基因Ib PAL,通过蛋白序列比对、系统进化分析、二级和三维蛋白结构预测、跨膜结构域以及启动子分析,对该基因的氨基酸序列和启动子序列的结构特征进行了解析;通过qRT-PCR技术分析该基因在不同甘薯品种的根、茎、茎尖和叶中的表达情况,并对其进行亚细胞定位验证。结果显示,Ib PAL的CDS序列全长2130 bp,编码709个氨基酸。其氨基酸序列与已知物种的氨基酸序列同源性在80%以上。Ib PAL蛋白以α螺旋和随机卷曲为主,具有1个可能的跨膜螺旋区。该基因启动子中包含多个顺式作用元件。表达模式分析结果表明,Ib PAL主要在茎和茎尖中表达,其在甘薯品种‘EC16’4个组织器官中的表达量均显著高于其他品种。亚细胞定位结果显示该基因在细胞膜和细胞核上均可以表达。     

香蕉（‘威廉斯突变体’）苯丙氨酸解氨酶基因克隆、表达及酶活性分析

选用抗枯萎病突变体‘威廉斯突变体(Musa spp.AAA,Williams Mutant)'为试材,用RT-PCR技术从香蕉叶中克隆得到一个长为1 504 bp,编码501个氨基酸的苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因cDNA序列.序列分析与其它植物PAL蛋白有较高同源性,尤其是麻疯树和柑橘属同源性高达93%.半定量PCR和酶活性测定被采用研究威廉斯突变体在接种枯萎病菌Fusarium oxysporum f. sp.cubense.roce 4(FOC4)茎中PAL表达的变化,结果显示茎中PAL活性呈规律性变化,且均高于同期对照,与其它植物相关研究结果类似,表明PAL与香蕉抗枯萎病密切相关.     

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2169bp,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。     

水稻PAL基因的全基因组分析及胁迫表达研究

苯丙氨酸酶(phenylalanine enzyme,PAL)是催化苯丙烷次级代谢过程中的重要限速酶,对植物生长发育意义重大。为进一步探讨水稻OsPAL基因的功能,利用生物信息学的方法,在水稻全基因组水平上对OsPAL基因家族进行了进化树、基因结构、染色体定位等方面的分析。数据表明,水稻基因组中共存在9个PAL基因,命名为OsPAL1~Os PAL9,编码681~719个氨基酸,都含有一个保守性很高的Lyase aromatic结构域,集中分布于第2、4、5、11和12号染色体上。进化树的分析表明,9个Os PAL基因可分为三类亚家族:Ⅰ类(Os PAL2-4,OsPAL6-7),Ⅱ类(OsPAL8-9)和Ⅲ类(OsPAL1,OsPAL5),3类比较明显的区别是蛋白N端的前30个氨基酸。荧光定量q RT-PCR分析表明,除Os PAL8外,其它8个基因的表达至少受干旱、低温、Na Cl和ABA等4种胁迫中的一种响应。     

两个紧密连锁的小麦苯丙氨酸解氨酶基因的分离与鉴定

利用一个小麦苯丙氨酸解氨酶基因PCR片段为探针,从小麦核DNA基因库中筛选出一个阳性噬菌体克隆,该克隆含有两个高度同源、紧密连锁、转录方向相同的小麦苯丙氨酸解氨酶基因PAL1与PAL2,它们之间的核酸序列同源性。为93％,相距约7kb,利用PAL1特异片段进行Southern分析,表明该基因在小麦基因组中具有多个拷贝。Northern杂交表明,经秆锈菌接种诱导,苯丙氨酸解氨酶基因在一对小麦抗-感近等基因系中差异表达：抗病等基因系中国春-Sr11携带与接种菌无毒性基因P11相对应的抗病基因Sr11,在接种4d后开始诱导表达,8d后表达量更高;而缺少抗病基因的感病系中国春-sr11接种6d后才开始表达,8d后的表达量与抗病系中6d时相当。用秆锈菌诱导物和几丁质寡聚物处理小麦悬浮细胞,均可在2h内激活苯丙氨酸解氨酶基因表达,但真菌诱导物在早期的诱导活性显著高于几丁质寡聚物。从转录水平证实了小麦苯丙氨酸解氨酶基因在秆锈菌诱导的抗性反应中具有重要作用。     

宁夏枸杞DFR基因的克隆与序列分析

根据已报道植物二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)基因cDNA序列的保守区域设计引物,对宁夏枸杞(Lycium barbarum)DFR基因进行克隆及序列分析.结果表明,宁夏枸杞DFR基因cDNA全长1140个碱基,有一个1116个核苷酸的开放阅读框,编码一个长372个氨基酸的蛋白质;氨基酸序列的聚类分析显示,宁夏枸杞LbDFR1与马铃薯、烟草、蕃茄等茄科植物的DFR亲缘关系较近,其中与马铃薯DFR亲缘关系最近,相似性为92％;通过编码蛋白的三级结构预测,该蛋白为单体模式,具有酶学的生物特征;宁夏枸杞LbDFR1在宁夏枸杞的根、茎、叶等组织中广泛表达,为组成表达型基因.     

茉莉花JsPAL基因及其启动子克隆与表达分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)为茉莉花(Jasminum sambac)花香物质苯丙烷类合成的限速酶。为了解茉莉花花香形成的分子机理,以双瓣茉莉花瓣为材料,采用RT-PCR和RACE技术相结合的方法,克隆获得茉莉花苯丙氨酸解氨酶基因的全长cDNA(GenBank:KM406501.1),命名为JsPAL,其全长cDNA为2 220 bp,开放阅读框(ORF)为2 140 bp,编码712个氨基酸,含有lyase_I_like超家族蛋白保守域、活性位点及多肽结合位点。采用染色体步移技术,获得该基因的启动子序列。JsPAL基因上游调控序列为1 201 bp,其含有开花相关元件(CCAATBOX1)、PAL相关元件(BOXLCOREDCPAL、PALBOXPPC、PALBOXLPC、TATABOXOSPAL)以及花特异苯丙烷类相关元件(MYBPLANT)等与花香形成相关的重要顺式作用元件。实时荧光定量PCR检测结果表明,在不同组织和花瓣发育过程中,JsPAL基因在茉莉花的花蕾、花瓣中表达量较高,并且在花瓣开放过程中的22:00前表达量较高,而后呈下调趋势。     

小麦PAL基因的克隆及赤霉菌诱导下的表达分析

利用苯丙氨酸解氨酶(PAL,phenylalanine ammonia-lyase)基因保守区域从小麦抗赤霉病材料苏麦3号中克隆获得4个PAL基因,分别命名为Ta PAL1、Ta PAL2、Ta PAL3、Ta PAL4。4个基因的开放阅读框(ORF,open reading frame)长度分别为2142 bp、2016 bp、2118 bp和2139 bp,分别编码714个、672个、706个和713个氨基酸。基因序列比对发现其相似性达到88.35%,所编码的氨基酸相似性为91.92%,氨基酸序列分析表明4个基因都包含HAL-PAL结构域及PAL结构域。通过接种禾谷镰刀菌,利用荧光定量PCR对PAL基因进行表达分析发现,4个PAL基因全部为上调表达,其中Ta PAL2、Ta PAL3和Ta PAL4最为明显。PAL基因的上调表达,说明PAL基因在小麦抵抗赤霉病菌侵染的机制中可能起着重要作用。     

麻疯树苯丙氨酸解氨酶启动子的克隆和表达载体的构建

苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia lyase, PAL）是苯丙烷类代谢途径的关键酶,催化苯丙氨酸转化为肉桂酸,促进黄酮、香豆素等次生代谢物的生成。本文根据已克隆的麻疯树苯丙氨酸解氨酶基因JcPAL的序列设计引物,通过DNA步移技术,克隆出长度为1 334 bp的JcPAL基因起始密码子上游序列。序列分析显示其不仅具备CAAT、TATA盒这些保守元件,而且包含多种胁迫诱导元件,特别是在序列中发现一些苯丙氨酸解氨酶特有的元件。为了鉴定JcPAL基因的启动子元件,分别将长度不同的5′端侧翼区缺失体定向插入载体pBI121中, 取代原有的CaMV35S启动子,构建了4个驱动报告基因GUS的植物表达载体。     

异叶天南星苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与蛋白结构分析

以异叶天南星(Arisaema heterophyllum Blume)为材料,采用逆转录PCR(RT-PCR)法扩增其苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因Ah PAL,获得该基因的开放读码框(ORF),并通过系统的生物信息学软件分析Ah PAL的结构和理化性质。结果显示,Ah PAL的ORF全长为2184 bp,编码727个氨基酸;Ah PAL与郁金香(Tulipa fosteriana W. Irving) PAL的亲缘关系最近,序列相似性达88%。空间结构模型分析结果显示,Ah PAL为同型四聚体,每个单体由3个结构域组成,其中MIO结构域含有PAL酶家族的保守序列和Ala-Ser-Gly三肽活性中心,是Ah PAL酶活性的决定性结构域。利用荧光定量PCR方法检测3个Ah PAL Unigene在根、块茎和叶中的表达情况,发现它们在根中表达量均最高,而在叶和块茎中表达较低。     

油木奈果实苯丙氨酸解氨酶基因的分离与表达分析

该试验从(木奈)褐变果实均一化全长cDNA文库中获得一个苯丙氨酸解氨酶全长基因,命名为PsPAL,并对该基因进行了生物信息学分析和表达模式的研究.结果表明:(1) PsPAL基因全长2 497 bp,开放阅读框为2 154bp,编码718个氨基酸,蛋白质分子量为78 kD,理论等电点为6.6.(2)系统进化树比对分析表明,PsPAL蛋白与蔷薇科甜樱桃PaPAL属于同簇,具有苯丙氨酸解氨酶-组氨酸解氨酶(PAL-HAL)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)保守区域.(3) P.sPAL在(木奈)果实发育的前期表达量较高,在花后50 d表达量最高,随后开始下降,在成熟果中表达较弱.(4)荧光定量PCR分析表明,在响应机械损伤和低温处理后,与对照相比,PsPAL呈明显的上调表达趋势;高温和无氧处理后PsPAL呈先上升后下降的趋势;乙烯处理后,PsPAL呈上调-下调-上调的变化趋势.     

异叶天南星苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与蛋白结构分析

以异叶天南星（Arisaema heterophyllum Blume）为材料,采用逆转录PCR（RT-PCR）法扩增其苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase,PAL）基因AhPAL,获得该基因的开放读码框（ORF）,并通过系统的生物信息学软件分析AhPAL的结构和理化性质。结果显示,AhPAL的ORF全长为2184 bp,编码727个氨基酸;AhPAL与郁金香（Tulipa fosteriana W.Irving）PAL的亲缘关系最近,序列相似性达88%。空间结构模型分析结果显示,AhPAL为同型四聚体,每个单体由3个结构域组成,其中MIO结构域含有PAL酶家族的保守序列和Ala-Ser-Gly三肽活性中心,是AhPAL酶活性的决定性结构域。利用荧光定量PCR方法检测3个AhPAL Unigene在根、块茎和叶中的表达情况,发现它们在根中表达量均最高,而在叶和块茎中表达较低。     

苯丙氨酸解氨酶(PAL,EC4.3.1.5)反应机理研究新进展

根据有关文献阐述了苯丙氨酸解氨酶(PAL,EC4.3.1．5)反应机理研究新进展,主要内容包括两种反应机理的提出：其一,米切尔加成反应(Michael Addition Reaction);其二,傅氏反应(Friedel-Crafts Reaction)。通常认为该两种反应机理较好地解释了L-Phe的氨消除模式,PAL含有的去氢丙氨酸(DHA)单位是反应活性的关键。随着化学和分子生物学实验证据的提出,主要基于PAL和HAL(组氨酸解氨酶,EC4．3．1．3)具有高度同源性(19％～29％序列分析),及其对“姐妹”酶HAL的X-射线结构分析,发现催化性的亲电试剂并非DHA,而是3,5-二氢-5-次甲基-4H-咪唑-4-酮(MIO)。由此,提出一对非芳香L-Phe异构体作探针,以支持这一机理的实验研究。此外,还列出红酵母PAL逆向催化合成非天然芳族氨基酸的相关实验结果。