剑麻苯丙氨酸裂解酶基因的鉴定及表达分析

黄兴; 习金根; 陈涛; 覃旭; 谭施北; 陈河龙; 易克贤; 《作物学报 》 2021 北大核心 CSCD

摘要：剑麻是热带地区重要的纤维作物,但其分子生物学研究基础薄弱,纤维发育机制尚未明确。苯丙氨酸裂解酶（phenylalanineammonia-lyase,PAL）是纤维重要组分木质素生物合成的起始酶,近年来转录组测序技术快速发展,使开展剑麻PAL基因相关研究更为便利。本文根据已报道转录组数据成功鉴定出2个含完整编码序列的剑麻PAL基因,其在剑麻叶片发育过程中的表达模式与前人报道的PAL在纤维发育过程中的活性变化规律一致,表明其与木质素生物合成密切相关。遗传进化分析结果显示,剑麻和番麻PAL基因进化关系更近,选择压力分析结果显示,剑麻和番麻PAL基因序列选择压力一致且高于太匮龙舌兰PAL基因,这一现象可能由剑麻和番麻纤维性状的趋同进化引起。此外,剑麻PAL基因在铜铅胁迫后差异表达不显著,其可能在重金属胁迫后受到转录后调控。值得一提的是,在烟草疫霉侵染后,剑麻PAL基因表达水平上调倍数较高,其可能同时参与苯丙烷类代谢途径中抗病相关次生代谢产物的合成和细胞壁介导的免疫机制。因此开展剑麻PAL基因功能解析可加深对剑麻纤维发育机制和抗病机制的理解,对培育高产、优质、多抗剑麻新品种具有重要意义。

关键词： 剑麻 苯丙氨酸裂解酶基因 遗传进化 选择压力 表达模式 逆境胁迫