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。     

植物苯丙氨酸解氨酶基因的研究进展

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonia-lyase,PAL)是连接植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。综述植物PAL基因的研究进展,主要包括PAL基因的结构特点、表达特点和PAL基因表达的调控机制,并指出今后对PAL基因的研究方向。     

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。     

奉节脐橙果实苯丙氨酸解氨酶活性及其基因表达与果皮褐变的关系

柑橘果皮褐变严重影响果实的商品价值和耐贮性．以奉节脐橙（Citrus sinensis Osbcck）果实为材料,通过采后常温、涂蜡、低温、机械损伤等处理研究了果实果皮褐变率、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性及PAL上基因在果皮褐变过程中表达水平的变化。结果表明,涂蜡、损伤处理均极显著地提高果实的果皮褐变率,而低温贮藏可显著降低其发生率;贮藏期问各处理的PAL活性均呈上升趋势,损伤处理PAL活性显著高于对照。果实发生褐变或受到机械损伤后,PAL2、PAL6基因的表达均比对照明显增强。结果首次表明脐橙果实PAL活性变化以及PAL2基因的表达与果皮褐变具有非常密切的关系．     

胚乳对幼苗中苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的影响

在小麦、大麦、玉米黄化幼苗的萌发过程中,PAL活性有“消长”现象。当去胚乳后,幼苗中PAL活性普遍下降。亚胺环己酮处理可以阻止去胚乳造成的PAL活性下降。大麦、小麦去胚乳老化12h幼苗的提取液可在体外抑制整体苗的PAL活性。表明胚乳在调节幼苗体内PAL活性方面具有一定的作用。去胚乳后体内有PAL“抑制蛋白”的积累。     

不同胁迫条件下化感与非化感水稻PAL多基因家族的差异表达

水稻苯丙氨酸解氨酶(PAL)调控酚酸类化感物质的合成代谢。编码PAL的基因是一个基因家族,包含至少11个基因成员,并受不同环境条件的调控。为了明确PAL基因家族中调控水稻化感作用的特定基因成员,本研究运用实时荧光定量PCR技术分析了低氮及稗草胁迫条件下强化感水稻PI312777与非化感水稻Lemont中根系的11个PAL成员基因的表达差异。结果表明,低氮和稗草胁迫条件下,PI312777和Lemont中的 PAL4和PAL10均不表达,其余9个PAL基因成员发生了不同程度的表达变化。其中,PAL11均上调表达,其分别在低氮处理和稗草胁迫的PI312777中上调3.29倍和1.07倍,而在相同处理下的Lemont中上调3.92倍和1.08倍;PAL3和PAL9则仅在低氮和稗草胁迫条件下的PI312777中上调表达,低氮胁迫分别为1.83倍和2.66倍,稗草胁迫为1.46倍和2.65倍;而这两个基因在相同处理下的Lemont中表达下调,低氮胁迫下调1.05和1.24倍,稗草胁迫下调1.14和1.16倍,推测PAL3和PAL9可能与胁迫初期调控水稻化感作用有关。     

水杨酸诱发的NO介导了丹参悬浮培养细胞中丹酚酸B的生物合成

水杨酸(SA)可诱导丹参悬浮培养细胞中一氧化氮(NO)产生、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活化及丹酚酸B(Sal B)的生物合成。为了阐明NO对丹参悬浮培养细胞中Sal B生物合成的影响及作用机理,本实验利用NO供体硝普钠(SNP)、NO合成酶抑制剂L-NNA(Nω-nitro-L-arginine)、NO淬灭剂c PITO(carboxy-2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide)以及PAL抑制剂L-AOPP(L-2-aminooxygen-3-phenyl acrylic acid)分别处理丹参悬浮培养细胞,并对其胞内NO水平、PAL活性和Sal B积累量进行了检测。结果表明,硝普钠(SNP)处理显著促进了NO产生、PAL活性和Sal B的积累,而L-NNA和c PITO抑制上述过程,说明NO诱发PAL活性提高并参与了SA诱导的Sal B生物合成;L-AOPP显著抑制了PAL活性及Sal B积累,却对NO产生没有显著影响,揭示NO位于PAL的上游。这说明SA诱发的NO产生、PAL活化及Sal B合成之间存在因果关系,即NO通过激活PAL触发Sal B生物合成。     

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.     

鸭梨PAL基因的反义遗传转化及表达分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanin ammonia-lyase,PAL,EC4.3.1.5)是植物通过苯丙烷代谢途径合成木质素的关键酶和限速酶,其通过影响木质素的合成而与果实中石细胞的分化、发育及果实品质密切相关。为了降低鸭梨中苯丙氨酸解氨酶的含量,该研究利用反义PAL基因遗传转化鸭梨、降低鸭梨内源PAL基因的表达。结果表明:(1)采用RT-PCR技术,利用根据Gen Bank中西洋梨PAL基因序列设计特异性引物,扩增得到496 bp的鸭梨PAL基因片段。(2)将扩增片段反向插入载体p BI121的MCS区域,构建植物PAL基因反义表达载体p BI121-As PAL。接着采用电转化法将反义表达载体转入农杆菌EHA105中,并制备出农杆菌工程菌液。(3)利用农杆菌介导法对鸭梨组培苗叶片外植体进行遗传转化,得到23株转基因鸭梨苗。PCR检测证实PAL反义基因片段转入鸭梨中,实时定量PCR检测表明转基因鸭梨苗体内PAL基因表达量均有所降低,为非转基因苗的65%~75%。该研究结果表明利用反义RNA技术获得了抑制内源性PAL基因表达的转基因鸭梨植株,为改善鸭梨果实品质、改良品种奠定了基础。     

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。     

水稻sbe1启动子驱动的反义sbe-GUS融合基因在转基因水稻中的表达

为研究水稻基因启动子对外源基因在转基因水稻中表达的影响,构建了由sbe1启动子引导的反义sbe-GUS融合基因。经农杆菌介导,将不同的融合基因导入水稻中,定量测定转基因水稻植株不同组织中的GUS酶活力。结果表明,sbe1启动子可驱动反义sbe-GUS融合基因在转基因水稻植株的胚乳中高效表达,而在颖壳、胚和茎叶等组织中的表达活性较弱。证实sbe1启动子在驱动外源基因的表达上表现有明显的组织特异性。     

施硅增强水稻对纹枯病的抗性

采用水培的方法,从细胞学和生理生化方面研究了硅增强水稻对纹枯病的抗性作用。结果表明：加硅处理的水稻叶片硅化细胞和叶片表面的硅元素含量均显著高于缺硅处理（对照）：接种纹枯病菌后,加硅处理的MDA含量总体上低于缺硅处理,峰值尤为显著;加硅处理的SOD活性始终高于缺硅处理,接种后第4天加硅处理SOD活性较低时,其POD活性较高,而缺硅处理的POD活性较低,表明硅增强了SOD和POD之间的协调性;接种后硅对CAT和PAL活性没有产生明显影响,但降低了PP0活性;加硅能显著降低水稻植株的纹枯病病情指数。     

油菜甾醇内酯类化合物结构与活性的相关性

比较了19种油菜甾醇内酯类似物和有关甾体化合物在水稻叶片倾斜及萝卜幼苗生长试验中的生物活性。表油菜甾醇内酯(24—Epi—BR)在两个系统中都具有很强的生物活性。C_2位失去羟基(香蒲甾醇)仅在水稻试验中有高活性,改变C_22位侧链结构(2α,3α双羟基—6—酮—23,24—双失碳—β—高-5α—胆烷酸甲酯)在萝卜试验中仍有活性。     

Na~ ,K~ 和ABA对盐胁迫大麦根液泡膜ATPase活性的影响

许多植物液泡膜ATPaso活性与植物抗盐性有关(Bremberger等1988,Matsumoto和Chung 1988,Gabarino和Dupont 1988)。当植物生长在高浓度NaCl环境中时,液泡膜上Na~ /K~ 交换对维持细胞质中高K~ /Na~ 起重要作用(Jeschke     

水稻根际兼性厌氧催娩克氏杆菌和阴沟肠杆菌的固氮与氢代谢

兼性厌氧细菌Enterobacter cloacae菌株E-26和Klebsiella oxytoca菌株NG-13的氢酶与固氮酶同时形成。固氮的最佳碳源为蔗糖、葡萄糖和丙酮酸,此外延胡索酸和苹果酸也能支持固氮。支持固氮的碳源也支持放氢,两者动力学基本一致。40％乙炔预处理后,吸氢活性下跌,放氢量未增加;NH_4~ 抑制固氮酶,但未导致放氢量降低;可能E-26菌株的放氢主要依赖于氢酶。菌株E-26和NG-13的吸氢反应,既能以O_2为电子受体,也能以延胡索酸、硝酸、MB为电子受体。但仅延胡索酸为电子受体时,E-26菌的固氮活性被分子H_2促进,它的氢吸收利用与固氮相偶联;而在CO_2和NH_4~ 代谢与H_2利用之间并无明显相关性,吸氢活性不被CO_2和NH_4~ 促进。     

茉莉酸甲酯诱导烟草幼苗抗炭疽病与PAL活性及细胞壁物质的关系

探讨了茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, Me-Ja)诱导烟草幼苗抗炭疽病与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、木质素和富含羟脯氨酸蛋白(HRGP)含量的关系。 Me-Ja处理烟草幼苗不仅可以提高幼苗抗炭疽病的能力,而且明显提高幼苗的PAL活性、木质素和HRGP含量; 3个不同抗性品种的烟草幼苗的PAL酶活性、木质素和HRGP含量三者与感病程度之间的负相关都达到显著水平,表明PAL、木质素和富含羟脯氨酸蛋白(HRGP)在茉莉酸甲酯诱导抗病中起关键作用。     

Cloning of cDNA for UDP-glucose pyrophosphorylase and the expression of mRNA in rice endosperm

Rice endosperm UDP-glucose pyrophosphorylase (UGPase) cDNA clones were isolated by screening a lambda ZAP II library prepared from poly (A(+)) RNA of japonica rice (cv Sasanishiki) endosperm with a probe of potato UGPase cDNA. One cDNA clone, possessing about 1,700 nucleotides, contained the complete open reading frame of rice UGPase. At the nucleotide-sequence level, the UGPase cDNA of rice endosperm had high homology with the UGPase cDNA of barley endosperm (84%) and potato tuber (71%). The calculated molecular weight (50 kDa) agrees with the value determined by SDS-PAGE (51 kDa). At the amino-acid sequence level, rice UGPase has high homology with the UGPase of barley (92%) and potato (85%). The enzyme contained conserved sequence elements which are thought to be involved in substrate binding and catalytic activity. A Southern-blot analysis indicated that the gene existed as a single copy. Expression of the enzyme in rice endosperm examined by Northern-blot analysis was high at 10-15 days after heading.     

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。