油茶苯丙氨酸解氨酶基因的cDNA克隆与序列分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase, PAL)是苯丙烷类代谢途径的关键酶之一。以油茶(Camellia oleifera)近成熟种子cDNA文库和EST文库为材料,通过分子克隆方法鉴定了PAL全长cDNA。结果表明：油茶PAL基因的cDNA长2 118 bp,编码705个氨基酸,与其他物种的PAL具有较高的相似性,在进化上高度同源;油茶PAL编码的蛋白质序列包含与水稻、玉米PAL蛋白质相同的脱氨基位点和催化活性位点;PAL系统进化树表明, 油茶PAL基因与灌木类植物的PAL基因聚类关系最近。     

4种竹子木质素合成酶PAL的基因克隆和序列分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonia—Lyase,PAL;EC4．3。1．5）是木质素生物合成过程的关键酶和限速酶。应用RACE（Rapid—Amplification of cDNA Ends）方法,获得了白哺鸡竹（Phyllostachys dulcis）、高节竹（Phyllostachys prominens）、龙鳞竹（Phyllostachys pubescens heterocycla）、丽水苦竹（Fveioblastus maculosoides Wen）等4种竹子PAL基因的全长序列,并进行了生物信息学分析。结果表明,PAL基因的开放读码框长度为2136bp,共编码712个氨基酸,具有2个外显子和1个内含子。其中高节竹、龙鳞竹、丽水苦竹PAL基因内含子长度为121bp,白哺鸡竹朋L基因内含子长度为84bp。推测其氨基酸序列,并分析PAL蛋白单体的三维结构,结果显示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个物种的PAL基因的氨基酸序列分析表明。竹类植物PAL基因的保守性较高,与禾本科植物玉米、甘蔗的亲缘关系较近,与双子叶植物辣椒等的亲缘关系较远。     

苯丙氨酸解氨酶印迹交联酶聚体的制备及部分催化性能研究

苯丙氨酸解氨酶(PAL)是酶法生产L-苯丙氨酸的关键酶,目前主要利用红酵母PAL进行转化,但红酵母PAL稳定性较差,妨碍了其工业化的应用。该研究将交联酶聚体和印迹酶的制备方法相结合,制备出新型固定化酶-苯丙氨酸解氨酶印迹交联酶聚体,筛选出最优的底物印迹分子,并考察了该固定化酶的部分特性。结果表明,反式肉桂酸是制备印迹PAL交联酶聚体的最适底物,所制备印迹交联酶聚体的最适催化温度和pH值分别是50℃和10.5,并表现出较好的重复使用性,连续催化9个批次后,仍保持了32%的酶活保留率。     

毛果杨苯丙氨酸解氨酶活性比较及肉桂酸制备

【目的】苯丙氨酸解氨酶(PAL)在苯丙烷代谢途径中具有重要作用,PtrPAL基因的挖掘、酶学性质分析和应用为毛果杨苯丙烷代谢途径的研究和肉桂酸(t-ca)合成提供参考。【方法】基于基因组注释信息,挖掘毛果杨PtrPAL基因,进行原核表达和酶学性质分析。以L-苯丙氨酸(L-Phe)为底物,通过全细胞催化合成t-ca。【结果】通过挖掘毛果杨基因组得到了5个PtrPAL基因,系统发育树分析表明其在进化上分为两组。PtrPAL3和PtrPAL4来自不同进化分支,选取其进行原核表达和酶学性质分析。镍柱纯化后的重组蛋白rePtrPAL3和rePtrPAL4最适温度分别是55 ℃和60 ℃,最适pH分别是8.5和8.0,比酶活分别为3.363和3.381 U/mg,且均具有微弱的酪氨酸解氨酶活力。重组蛋白的动力学分析表明,rePtrPAL3对L-Phe的亲和力更高。将rePtrPAL3应用于L-Phe脱氨生产t-ca,全细胞催化7 h可产生104 mmol/L t-ca。【结论】具有不同转录特异性的两种rePtrPAL酶学性质接近,但rePtrPAL3表现出更高的催化效率,更适合用于t-ca的生物合成。而且,其产量高于文献报道的28 mmol/L水平,具有良好的应用潜力。     

读者之声

本期学术论文审稿意见三则 植物木质素是影响造纸工艺和纸张质量的主要因素之一，而苯丙氨酸解氨酶是植物木质素生物合成过程的关键酶和限速酶。鉴于苯丙氨酸解氯酶在植物次生代谢过程中的重要作用，其性质和功能已被广泛研究。     

拟南芥PAL基因家族鉴定及表达模式分析

为研究苯丙氨酸解氨酶（PAL）作为苯丙烷类代谢途径的关键酶,在植物响应环境胁迫过程中的重要作用,本研究利用HMMER、Pfam与SMART等工具,从拟南芥全基因组中筛选获得 9 个PAL成员,分析其编码酶蛋白的理化性质、二级结构与保守基序等信息.同时,结合转录组与定量PCR分析PAL成员在干旱与盐胁迫条件下的表达模式.结果表明,拟南芥PAL成员的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成;亮氨酸和丙氨酸为含量较高的氨基酸残基;拟南芥PAL成员含有 20 种不同的保守基序,其中motif6含有ASG活性位点,为所有PAL成员所共有;较多PAL成员具有光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的顺式调控元件.转录组学与定量PCR分析发现,AT3G53260.1、AT3G53260.2与AT3G47660.1的mRNA表达水平在干旱与盐胁迫后发生显著变化,推测这 3 条基因可能参与拟南芥对干旱及盐胁迫的响应过程,表明PAL基因在调控植物生长发育与非生物胁迫响应过程中发挥重要作用.     

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1 116 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。     

陆生植物的起源和维管植物的早期演化

陆生植物的起源和演化是地球生命中的重大事件,它影响到地球上所有的其他生命和全球环境。在过去的20年中,从中奥陶世历经整个志留纪至早泥盆世的岩层中,化石植物(微化石和大化石)的新发现改变了人们对陆生植物起源的认识,并且为陆生植物和维管植物早期演化分异提供了基部类群分化的时间框架。据此人们识别出地史中的3个陆生植物的时代：始胚植物时代、始维管植物时代和真维管植物时代。另一方面,分子系统的研究使人们深入认识了植物的系统发育和早期分支。通过比较形态学研究和基因序列的共同努力,建立了植物系统发育树。总结了最近的进展和新的认识,评价了基于分支分析的系统发育研究。     

粘红酵母产L-苯丙氨酸解氨酶的研究

对粘红酵母(Rhodotorulaglutinis)产生L-苯丙氨酸解氨酶(PAL)的产酶条件进行了研究.结果表明粘红酵母产酶最佳条件为培养基／g*L－1;葡萄糖5．0,豆饼水解液10．0(以氨基酸计),KH2PO40．5,Ph5．5;接种量5%,摇瓶转速170r／min,28℃培养15h后添加L-苯丙氨酸至终质量浓度0．5g·     

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．     

5种中药材中苯丙氨酸解氨酶(PAL)的生物信息学分析

中药材作为中药生产的原材料,其质量直接影响中药的品质.苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)对植物木质化、根瘤的形成、抗逆境、抗虫以及抗病等方面具有重要作用,特别是参与植物次生代谢,而中药材品质的高低主要体现在次生代谢产物含量的高低.因此,为了充分认识中药材中PAL的特点,本文选取了蒙古黄芪、刺槐、蓖麻、毛花洋地黄、胡黄连5种中药材作为研究对象,模式植物拟南芥为参考对象,运用在线工具及生物信息软件对这5种中药材及拟南芥的PAL基因编码序列进行分析,分析其核酸与蛋白的理化性质,结构特点以及之间的同源性.结果显示,5种中药材及拟南芥PAL基因序列长度在2 100～2 600bp之间,G+C含量为41%～49%,编码713～725个氨基酸.蛋白分子量最大的是拟南芥,为78.73kD;最小的是胡黄连,为77.67kD.PAL的酶切位点、糖基化位点、磷酸化位点在不同中药材中也各有异同;二级结构以螺旋和环为主,均由4个亚基组成了其三级结构.以上结果表明,5种中药材的PAL具有一定的同源性,其在进化过程中具有一定的保守性,核酸蛋白理化性质及二级结构有差异,但差异不大.在此基础上可进一步深入研究PAL在5种中药材苯丙烷代谢中对次生代谢物的调控机理,有目地地调节中药材中PAL的表达及活性,从而提高中药材品质.     

紫色甘薯生长过程中花色素含量变化研究

研究了紫色甘薯不同生长期花色素、游离氨基酸、蛋白质的含量变化及苯丙氨酸解氨酶的活力变化,结果表明:花色素的积累与蛋白质含量变化呈反比,与苯丙氨酸解氨酶活力呈正比,与游离苯丙氨酸的含量呈反比.根据花色素等的变化确定10月下旬是紫色甘薯的最佳收获期,为紫甘薯产业化开发提供优质原料.     

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。     

从Cytb基因序列探讨蝽类部分昆虫的系统发生

通过对蝽总科18种昆虫线粒体DNA细胞色素6基因部分序列进行PCR扩增和序列测定,比较其同源性,统计密码子使用频率并应用生物学软件构建系统发育树．在获得的432bp序列中,碱基T,C,A和G的平均含量分别为37．4％,18．8％,31．8％和12．0％,表现出强烈的AT偏向性．就每个氨基酸密码子采看,第3位点的A＋T含量较高,达到83．6％．谊序列片段中共有215个核苷酸位点发生变异（约占49．8％）,种间变异较大．在氨基酸组成上,共编码144个氨基酸。其中有47个发生变异。变异率为32．7％．碱基替换主要发生在密码子第3位点,转换略多于颠换．以筛豆龟蝽（Megacopta cribraria）为外群构建的系统发育树支持荔蝽、盾蝽作为独立的科与蝽科并列,滴蝽从蝽亚科划出归属于舌盾蝽亚科,但蝽科内各亚科间及蝽亚科各族间的系统进化关系与传统的形态分类结果不完全一致,还有待于进一步研究．     

DELLA基因家族在被子植物中的系统演化关系

基于被子植物各主要分支代表类群的DELLA氨基酸序列，开展它们在被子植物中演化关系的系统发育分析.DELLA基因家族在双子叶植物早期演化阶段经历了一次复制事件，形成2大分支，每支都包含相应的蔷薇类和菊类；单子叶植物没有经历早期的复制事件，所有的DELLA基因聚在一起形成单一的支系.另外，证实了在被子植物的双子叶植物中存在第3个DELLA基因支系.     

基于单拷贝核基因PAL研究贵州金花茶遗传多样性

贵州金花茶是一濒危物种,分布在广西北部与贵州南部交界的石灰岩山的常绿阔叶林内.本文对贵州金花茶12个居群共120个个体的单拷贝核基因苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)进行扩增与测序,利用相关软件计算相应的遗传多样性和遗传分化系数.结果表明:1)序列总长为660 bp,包括7...     

植物苯丙氨酸解氨酶的研究——Ⅱ 鹰嘴豆、无壳葫芦籽苯丙氨酸解氨酶的亲和层析纯化及其部分性质研究

鹰嘴豆和无壳葫芦籽黄化苗中苯丙氨酸银氨酶(PAL)经亲和层析纯化,聚丙烯酸胺凝胶电泳和SDS—FAGE鉴定均为一条蛋白带,用SDS-PAGE测得鹰嘴豆和无壳葫芦籽PAL亚基分子量分别为55000和74000。Sephadex G—200凝胶过滤法测得鹰嘴豆和无壳葫芦籽PAL分子量分别为205 000和280 000。表明这2科植物PAL均由分子量相同的4个亚基构成。     

拟康氏木霉胞外多糖对番茄灰霉病的诱抗作用及对几种防御酶活性的影响

喷施不同浓度(50-600mg/L)的拟康氏木霉的胞外多糖后,番茄灰霉病的发病率明显降低．与植物系统抗性相关酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)的活性显著升高,上升幅度随多糖的浓度增加而递增,多糖浓度达到200mg/L以上时增加趋缓．酶活性在3—4d达到最高,之后有所下降,但仍高于对照．当多糖浓度为200mg/L时,3种酶的最高活性分别比对照高出123％、146％和102％．体外试验未发现该多糖对灰霉菌的生长有抑制作用,表明灰霉病发病率的降低可与多糖诱导系统抗性有关．     

壳聚糖混剂的诱抗性研究

研究了壳聚糖混剂对于番茄幼苗各种防御酶系——苯丙氨酸解氨酶(PAL),过氧化物酶(POD),多酚氧化酶(PPO)和超氧化物歧化酶(SOD)的影响.结果表明:经壳聚糖混剂作用过的番茄幼苗中各防御酶系均有酶活高峰提前出现的情况,从而提高植株的抗逆性,阻止病原菌入侵.