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作物杂志,2016, 第2期: 57–62 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2016.02.010

• 遗传育种·种质资源·生物科技 • 上一篇    下一篇

苯丙氨酸解氨酶基因家族在大豆中的时空表达研究

侯鹏,粱冬,张卫国,郭长军,张小明,程章,张淑珍,李冬梅,李文滨,张大勇   

  1. 东北农业大学大豆生物学教育部重点实验室,150030,黑龙江省哈尔滨
  • 收稿日期:2015-12-30 修回日期:2016-03-14 出版日期:2016-04-15 发布日期:2018-08-26
  • 通讯作者: 张大勇
  • 作者简介:侯鹏,硕士研究生,主要从事大豆育种研究
  • 基金资助:
    黑龙江省教育厅面上项目(11551053)

Study on Temporospatial Expression of PAL Gene Family in Soybean

Hou Peng,Liang Dong,Zhang Weiguo,Guo Changjun,Zhang Xiaoming,Cheng Zhang,Zhang Shuzhen,Li Dongmei,Li Wenbin,Zhang Dayong   

  1. Key Laboratory of Soybean Biology,Chinese Ministry of Education,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,Heilongjiang,China
  • Received:2015-12-30 Revised:2016-03-14 Online:2016-04-15 Published:2018-08-26
  • Contact: Dayong Zhang

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274

摘要：

苯丙氨酸代谢途径是植物最重要的次生代谢途径之一,其下游产物包括异黄酮、植保素、木质素等多种次生代谢产物。苯丙氨酸解氨酶（PAL）是苯丙氨酸代谢途径的起始酶和关键酶。PAL基因家族包含8个基因,为了明晰这8个基因在大豆植株内的表达情况,通过实时定量PCR研究了PAL家族所有成员在大豆植株内的时空表达差异性。发现PAL基因家族总体的相对表达量在生殖生长时期高于营养生长时期,在叶片和子粒中相对表达量较高。PAL1-1、PAL2-1和PAL2-3基因在各部位相对表达量明显高于其他同家族基因,PAL1-1基因各时期稳定表达,PAL2-1和PAL2-3基因在生殖生长后期先后出现表达峰值。这些结果表明大豆PAL基因家族各成员的相对表达量在时间和空间上存在差异,具有一定时空表达特异性。

关键词: 大豆, 苯丙氨酸解氨酶, 基因家族, 时空表达

Abstract:

Phenylalanine metabolic pathway is one of the most important secondary metabolic pathways in plant, and its final metabolites including isoflavones, phytoalexin, lignin and other secondary metabolites. Phenylalanine ammonia-lyase (PAL) is the initial enzyme and key enzyme in phenylalanine metabolic pathways. PAL gene family consists of eight members, In order to know their expression in soybean, this paper was to study the expressions of all the PAL family members by real-time quantitative PCR methods in soybean. Relative expression of PAL gene family in reproductive growth period is higher than that in vegetative growth period, and relative expression is higher in the leaf and grain. The relative expression of PAL1-1, PAL2-1 and PAL2-3 genes is significantly higher than other genes of PAL gene family in each organs of soybean. PAL1-1 gene expression of different periods is stable, and the express of PAL2-1 and PAL2-3 genes appeared successively to peak in the late reproductive growth. The above results show that the soybean PAL gene family members express in the different time or space. It has a certain time and space expression specificity.

Key words: Soybean, Phenylalanine ammonia-lyase, Gene families, Temporospatial expression

表 1

基因名称及实时荧光定量 PCR 所用引物"

基因Gene 基因座位号Gene number 引物序列Primer sequences PCR产物长度PCR product size (bp)
PAL1-1 19G182300 F：TCCAATCTGTTGATTTTACTA
R：TATAATAGAACCAAAGCTCCG		 180
PAL1-2 03G181700 F：TCATTTGGTTTGTCTATCATTTAAC
R：CAAAGCTTCTGCAAACAACT		 101
PAL1-3 03G181600 F：GGGAAAATTATTGATCCTC
R：AATTAGGCTTTTCAAACTGA		 173
PAL2-1 10G058200 F：CATGGATAATACACGTTTG
R：CAGAACAATAAGATGCCA		 179
PAL2-2 20G180800 F：ACTGATAGTTACGGAGTCA
R：AGATTCTGTGCCATTACC		 129
PAL2-3 13G145000 F：CAATACTTGGCGAACCCG
R：TGGCAAAGTGCAATGAGG		 155
PAL2-4 10G209800 F：CCTCTACGTGGTACAATC
R：CAAAACTTCTGAAAGGAT		 276
PAL3 02G309300 F：AGTAATCTGCCGATGTTTGA
R：AGATAAGGCGTACACTGGAA		 129
Tua-5 F：TGCCACCATCAAGACTAAGAGG
R：ACCACCAGGAACAACAGAAGG		 113

图1

各部位大豆PAL基因家族及其成员相对表达量"

图2

大豆各部位PAL1-1、PAL2-1和PAL2-3基因相对表达量变化"

[1] 马杰, 胡文忠, 毕阳 , 等. 鲜切果蔬苯丙烷代谢的研究进展.食品工业科技, 2012(15):380-386.
[2] 唐寅, 张威威, 许锋 , 等. 植物苯丙氨酸代谢相关酶基因启动子研究进展, 长江大学学报(自然科学版), 2010,2(20):68-70.
[3] Vogt T . Phenylpropanoid biosynthesis. Molecular Plant, 2010,3:2-20.
doi: 10.1093/mp/ssp106
[4] 何聪芬, 刘蕾, 董银卯 , 等. 竹子木质素合成酶基因克隆与分析.西北植物学报, 2011(2):273-279.
[5] 程水源, 陈昆松, 刘卫红 , 等. 植物苯丙氨酸解氨酶基因的表达调控与研究展望. 果树学报, 2003,20(5):351-357.
[6] 张宽朝, 金青, 蔡永萍 , 等. 苯丙氨酸解氨酶与其在重要次生代谢产物调控中的作用研究进展. 中国农学通报, 2008,24(12):59-62.
[7] 赵伟涛, 李艳君, 孙新宇 , 等. 绿色棉苯丙氨酸解氨酶基因GhPAL1的克隆和实时定量表达分析.分子植物育种, 2012(3):311-316.
[8] Dixon R A, Achnine L, Kota P , et al. The phenylpropanoid pathway and plant defense:A genomics perspective. Molecular Plant Pathology, 2002,3:371-390.
doi: 10.1046/j.1364-3703.2002.00131.x
[9] 董春娟, 李亮, 曹宁 , 等. 苯丙氨酸解氨酶在诱导黄瓜幼苗抗寒性中的作用. 应用生态学报, 2015,26(7):2041-2049.
[10] 曾永三, 王振 . 苯丙氨酸解氨酶在植物抗病反应中的作用. 仲恺农业技术学院学报, 1999,12(3):56-65.
[11] 张淑珍, 靳立梅, 徐鹏飞 , 等. 野生大豆接种大豆疫霉根腐病后苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化. 大豆科学, 2009,28(6):1045-1048.
[12] 王艳, 武林, 孙梦阳 , 等. 不同生育时期大豆异黄酮合成相关酶基因表达的分析. 大豆科学, 2012,31(6):887-893.
[13] 邵雅芳, 徐非非, 唐富福 , 等. 水稻花青素合成相关基因的时空表达研究. 核农学报, 2013,27(1):9-14.
[14] 刘佳, 徐秉良, 薛应钰 , 等 . 美洲南瓜(Cucurbita pepo)种皮苯丙氨酸解氨酶基因克隆与表达分析. 中国农业科学, 2014,47(6):1216-1226.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.06.018
[15] Neish A C . Biosynthesis pathway of aromatic compounds. Annual Review of Plant Physiology, 1960,11:15.
[16] 张大勇, 李文滨, 李冬梅 , 等. 大豆叶片异黄酮含量与PAL基因相对表达量的关系. 大豆科学, 2009,28(4):670-673.
[17] 王静 . 大豆籽粒异黄酮合成代谢差异研究. 哈尔滨:东北农业大学, 2015.
[18] 田玲, 李斌, 张晶莹 , 等. 大豆子粒发育过程中异黄酮合成相关酶基因的表达模式与异黄酮积累的相关分析. 植物遗传资源学报, 2014,15(6):1295-1304 .
[19] 杜翔宇, 刘春燕, 吴琼 , 等. 大豆苯丙氨酸代谢途径关键酶基因的挖掘定位及结构分析.大豆科学, 2012(2):5.
[20] 张必弦, 李炜, 来永财 , 等. 大豆苯丙氨酸解氨酶及其基因的研究进展. 大豆科学, 2008,26(12):1058-1061.
[21] 李莹, 高振蕊, 张弛 , 等. 花青素合成途径中分子调控机制的研究进展. 生态学杂志, 2015,34(10):2937-2942.
[22] 董李平, 吴珍龄, 易泽林 , 等. 大豆结实前异黄酮积累规律的研究. 西南农业大学学报(自然科学版), 2004,26(6):756-758.
[23] 董李平 . 大豆异黄酮代谢机理的研究. 重庆:西南农业大学, 2003.
[24] Caetano-Anolles G , Crist-Estes D K,Bauer W D.Chemotaxis of rhizobium meliloti to the plant flavone luterolin requires functional nodulation gene. Journal of Bacterial, 1988,170(7):3164-3169.
doi: 10.1128/jb.170.7.3164-3169.1988
[25] Hartwing U A, Phillips D A . Release and modification of mod-gene-inducing flavonoids from alfalfa seeds. Plant Physiology, 1991,95:804-807.
doi: 10.1104/pp.95.3.804
[26] 程鹏, 王金生, 刘丽君 , 等. 氮和根瘤菌交互作用对大豆生长、结瘤及产量的影响.大豆科技, 2013(1):17-20.
[27] 余沛涛, 薛应龙 . 植物苯丙氨酸解氨酶(PAL)在细胞分化中的作用. 植物生理学报, 1987,13(1):14-19.
[28] 王静, 李冬梅, 张大勇 , 等. 大豆籽粒中异黄酮及底物含量动态变化研究. 大豆科学, 2014,33(5):698-700.
[29] 张大勇 . 大豆异黄酮含量影响因素的分析. 沈阳:沈阳农业大学, 2009.
[1] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114–120
[2] 张明俊,李忠峰,于莉莉,王俊,邱丽娟. 大豆子粒蛋白亚基变异种质的鉴定与筛选[J]. 作物杂志, 2018, (3): 44–50
[3] 朱佳妮,代惠萍,魏树和,贾根良,陈德经,裴金金,张庆,强龙. 花期追施锌肥对大豆生长和锌素积累的影响[J]. 作物杂志, 2018, (1): 152–155
[4] 马天乐,章建新. 不同复种方式麦茬夏大豆的干物质积累、产量及经济效益比较[J]. 作物杂志, 2018, (1): 156–159
[5] 李丽娜,金龙国,谢传晓,刘昌林. 转基因玉米和转基因大豆盲样检测方法[J]. 作物杂志, 2017, (6): 37–44
[6] 董志敏,厉志,刘佳,陈亮,衣志刚,王博,刘宝权. 大豆抗灰斑病研究进展[J]. 作物杂志, 2017, (3): 1–5
[7] 周学超,丁素荣,魏云山,周艳芳,魏学,娜日娜,李峰. 不同鲜食大豆品种(系)在赤峰地区的适应性评价[J]. 作物杂志, 2017, (3): 44–48
[8] 任国勇,李伟,张礼凤,王彩洁,戴海英,王金龙,徐冉,张彦威. 转HarpinXooc蛋白编码基因hrf2大豆的胞囊线虫病1号小种抗性鉴定[J]. 作物杂志, 2017, (3): 49–53
[9] 张旭丽,邢宝龙,王桂梅,殷丽丽. 密度对晋北区大豆农艺性状、经济性状及产量的影响[J]. 作物杂志, 2017, (3): 127–131
[10] 张喜亭,曹立为,吕书财,陈国兴,王永吉,于舒函,龚振平. 黑土容重对大豆氮素吸收及产量的影响[J]. 作物杂志, 2017, (3): 132–137
[11] 田艺心,高凤菊. 高蛋白大豆生长发育及干物质积累分配对密度的响应研究[J]. 作物杂志, 2017, (2): 121–125
[12] 闫丽,杨强,邵宇鹏,李丹丹,王志坤,李文滨. 大豆GmWRI1a基因启动子克隆及序列分析[J]. 作物杂志, 2017, (2): 51–58
[13] 鲁萍,金成功,张茜,姜佰文,闫南南,肖同玉,白雅梅,李景欣,陈睿,李静. 反枝苋和大豆对降雨季节波动的生理生态响应[J]. 作物杂志, 2017, (2): 114–120
[14] 高宇,刘延超,史树森,崔娟,熊晋峰. 我国大豆田蓟马研究现状[J]. 作物杂志, 2017, (1): 8–13
[15] 李海燕,蔡德利,陈井生,段玉玺,陈立杰,商莹宇. 大豆抗感资源对大豆胞囊线虫3号生理小种生长发育动态的影响[J]. 作物杂志, 2017, (1): 144–149
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .