氨基酸序列分析揭示苯丙氨酸/酪氨酸解氨酶在陆生植物中的演化

苯丙烷途径在陆生植物木质素和黄酮类等次生代谢产物的生物合成中至关重要，其中一步必需的反应为苯丙氨酸解氨酶(PAL)将底物苯丙氨酸脱氨催化为下游产物。最新研究发现了能够同时催化苯丙氨酸和酪氨酸脱氨的双功能酶—苯丙氨酸/酪氨酸解氨酶(PTAL),但是对诸多问题，例如怎样精准鉴定PAL和PTAL、植物PAL演化为PTAL其氨基酸序列发生了什么变异、哪些植物类群包含PTAL等，仍属未知。为了探索PAL基因家族在陆生植物中的演化及关键变异，本研究利用PAL氨基酸全长序列构建了陆生植物不同类群系统发育树，比较和分析了PAL和PTAL氨基酸序列并模拟了其蛋白质三维构象。结果表明，以PAL氨基酸序列构建的系统发育树，能够反映已知陆生植物的系统关系，PAL和PTAL的氨基酸序列中存在着8个差异位点，其中121和123这两个关键位点非常稳定，可以联合用于准确鉴定包含PAL和PTAL的植物，并且I121L和F123H的关键变异，导致只能与苯丙氨酸结合的PAL演化为也能同时结合酪氨酸的PTAL。     

小麦根尖细胞分化过程中木质素合成及其相关酶的活性变化

小麦（Triticumaestivum）根尖细胞分化过程中，苯丙氨酸解氨酶[PAL．EC4．3．1．5]和对香豆酸辅酶A联结酶[4CL，EC6．2．1．12]的活性从分生区至成熟区逐渐增加．PAL活性在分生区细胞中为0.4CL活性近似为0．在成熟区细胞中PAL和4CL活性均增加到最大．木质素的含量变化与PAL和4CL活性存在着平行性，同样在分生区细胞中木质素含量很低，到伸长区稍许增加，至成熟区增加最多．PAL和4CL是木质素合成的开始步骤和关键酶．木质素主要在管状分子和细胞壁次生加厚时沉积，是细胞分化的重要标志之一．     

松科植物木质素合成相关基因研究进展

植物木质素是影响纸浆材品质的关键因素,而松科植物作为重要的纸浆材,对其木质素合成相关调控基因进行系统了解,可为完善木质素生物合成模型提供一定的理论依据。笔者通过对国内外已有研究进行分析,总结植物木质素结构、木质素合成途径、木质素合成相关酶基因及松科植物木质素合成基因的研究进展。归纳出松科植物火炬松(Pinus taeda)、马尾松(P. massoniana)、辐射松(P. radiata)、挪威云杉(Picea abie)等木质素合成酶基因研究主要集中在苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate CoA ligase, 4CL)、肉桂酸4-羟化酶(cinnamic 4-hydroxygenase, C₄H)、香豆酸3-羟化酶(Coumarate 3-hydroxylase, C3H)、咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl coenzyme A-O-methyltransferase, CCoAOMT)、肉桂酰基辅酶A还原酶(Cinnamoyl CoA reductase, CCR)和肉桂醇脱氢酶(Cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)等一些常见基因上,其他莽草酸羟基肉桂酰转移酶(shikimate hydroxycinnamoyl transferase, HCT)、阿魏酸5-羟化酶(ferulo 5-hydroxylase, F5H)、O-甲基转移酶(O-methyltransferase, OMT)及咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase, COMT)等基因研究较欠缺,此外,还有部分基因未涉及。木质素合成是研究松科植物纸浆材的重要切入点,对现有松科植物木质素合成过程中存在问题进行精确的估计,对进一步深入研究松科植物木质素合成机制和优质纸浆材选育具有重要意义。     

水杨酸和镰刀菌酸对棉花POD和PAL的影响

比较了水杨酸和镰刀菌对棉花植物株和棉花组织培养细胞中的过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶的影响,用镰刀菌和水杨酸分别处理棉花离体叶片,守氧化物与苯丙氨酸解氨酶的活性都提高,但是氧化物酶同工酶不同。     

小麦根法细胞分化过程中木质素合成及其相关酶的活性变化

小麦根尖细胞分化过程中，苯丙氨酸解氨酸和对香豆酸辅酶Ａ联结酶的活性从分生区至成熟区逐渐增加入ＰＡＬ生在分生区细胞中为０，４ＣＬ活性近似为０，在成熟区细胞中ＰＡＬ和４Ｃ于均增加到最大，木质素的含量变化与ＰＡＬ和４ＣＬ活性存在着平行性，同样在分生区细胞中木质含量很低，到伸长区稍许增加，至成熟区增加最多，ＰＡＬ和４ＣＬ是木南素合成的开始步骤和关键酶，木质素主要在管状分子和细胞壁次生加厚时沉积，是细胞分化     

高活力苯丙氨酸解氨酶菌株的筛选

本以４０株含苯丙氨酸解氨酶的酵母为出发菌株，用Ｌ－苯丙氨酸和肉桂酸为底物对苯丙氨酸解氨酶活进行双向测量筛选，得到了一株高活力苯丙氨酸解氨酶菌株１００１－２０－６Ｒ。在１％肉桂酸，７．４ｍｏｌ／Ｌ氨，ｐＨ１０．０，３０℃条件下反应４小时，肉桂酸转化率达５８．３％，其酶活为４９２ｕ／ｇ细胞干重。     

氧等离子体处理对酶解木质素胶合力的影响

用氧等离子体处理酶解木质素,分析酶解木质素表面化学成分及自由基浓度的变化,研究氧等离子体处理对酶解木质素/杨木纤维复合材料性能的影响,探索氧等离子体对酶解木质素胶合力的影响。结果表明:经氧等离子体处理后,酶解木质素表面m(O)/m(C)提高了56.0%,大量含氧官能团(如—OH、—COO等)被引入酶解木质素表面。同时,酶解木质素表面自由基浓度提高了27.4%。氧等离子体处理使酶解木质素/杨木纤维复合材料的物理力学性能得到了改善,其中内结合强度提高了30.2%,静曲强度增加了14.2%,吸水厚度膨胀率下降了29.0%。     

麻竹笋生长期木质素合成生理研究

研究了生长1～7 d麻竹笋中酶PAL、TAL、POD活性的变化及L-苯丙氨酸、酪氨酸、纤维素和木质素含量的变化,并就他们的变化作了相关性分析.结果表明它们的变化趋势之间有密切的相关性,而PAL活性与木质素含量变化成显著正相关,苯丙氨酸酪和氨酸含量变化和木质素的含量成负相关.TAL和POD活性的变化和木质素的含量不相关.     

稻草固态发酵过程中木质素酶解促进剂优化研究（英文）

目前通过添加小分子介体物质(黎芦醇、草酸和锰离子等)促进木质素酶解的研究较少,文章研究了稻草固态发酵过程中这些介体物质对黄孢原毛平革菌分泌的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶降解木质素的影响.采用正交实验优化出可促进木质素酶解的介体物质浓度,并通过不同分析方法探讨木质素降解与促进剂之间的联系.实验结果表明,黎芦醇、草酸和锰离子对木质素的酶解存在不同程度的促进作用,在固态发酵过程中均可加速稻草的腐化.3种促进剂对木质素降解的影响顺序为草酸Mn~(2+)藜芦醇.此外,在不考虑促进剂相互作用的情况下,促进剂作用固态发酵的最佳浓度分别为藜芦醇0.12 m M·g~(-1)(稻草干重)、草酸0.06 m M·g~(-1)(稻草干重)、Mn~(2+)0.012 m M·g~(-1)(稻草干重).文章的研究可为木质素酶解技术的发展提供借鉴作用.     

玉米秸秆酶解木质素的化学结构及在环氧树脂中的应用

采用紫外光谱、红外光谱、元素分析、顶空气相色谱和电位滴定法研究了玉米秸秆酶解木质素的化学结构,发现酶解木质素芳香环上取代基较多,β-O-4等结构断裂程度不大,结构单元主要为H型单元,甲氧基、酚羟基和羧基含量分别为6.50%、0.48%和2.46%.将此木质素与环氧树脂共混制备酶解木质素/环氧树脂复合材料,发现:一定用量范围内的酶解木质素可提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度;木质素用量增大时,复合材料耐热性能提高;温度为460℃时,掺2.0%酶解木质素的环氧树脂复合材料的残余量为8.3%,而纯环氧树脂的残余量为4.4%.文中结果表明,酶解木质素可提高环氧树脂的力学性能和耐热性能,在环氧树脂中具有较好的应用前景.