棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的生物信息学分析
2021-02-05李雨哲邢淋雪刘梦洁刘苏瑶鲍梦楠刘震
李雨哲,邢淋雪,刘梦洁,刘苏瑶,鲍梦楠,刘震
(安阳工学院,河南安阳45500)
棉花是重要的纤维作物,棉花产业对中国经济发展有着重要的作用。 二倍体棉种分为8 个基因组(即A~G 和K),而常见的四倍体棉种(陆地棉、海岛棉)为异源四倍体,由A 和D 两个二倍体亚组组成[1]。 二倍体亚洲棉(Gossypium arboreum,A 组)[2]、雷蒙德氏棉(G.raimondii,D 组)[3]及四倍体陆地棉 (G.hirsutum,AD 组)、 海岛棉(G.barabdense,AD 组)[4-5]的基因组已经公布。 同时,NCBI-SRA 数据库也公布了棉属大量的表达数据,为开展基因家族的全基因组鉴定与生物信息学分析提供了基础信息。
苯丙烷代谢途径是植物重要的三大次生途径之一, 其上游起始是以L- 苯丙氨酸或酪氨酸为底物,在苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL,EC 4.3.1.5)的催化下脱氨,产生反式肉桂酸,最终生成香豆酰辅酶A,并以此为底物进入下游的类黄酮代谢、木质素代谢、香豆素代谢等分支[6-7]。 苯丙烷类代谢途径的中间产物酚类物质和终产物黄酮、异类黄酮、木质素等物质参与植物的抗病原菌侵入过程,从而防御病原生物的侵染[8]。 PAL 是初级代谢途径和苯丙烷类代谢途径第一步反应的连接酶,是苯丙烷代谢的关键限速酶;它也被认为是一种防御酶,其编码基因属于多基因家族成员, 不同物种其拷贝数各异,成员从几个至几十个不等[9-10]。 PAL 表达量和活性的提高能促进木质素及酚类等次生物质的合成[11]。木质素是植物细胞次生壁的重要成分,次生壁加厚能在细胞形态结构上抵抗黄萎病菌的入侵,是棉株抗黄萎病菌的第一道屏障,次生壁中的木质素含量与棉花品种的耐病程度成正比。……
