膜荚黄芪3个苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

目的 克隆膜荚黄芪苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因家族成员，分析它们在不同组织中的表达模式与毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量变化，为揭示膜荚黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷积累的分子机制提供理论依据。方法 以膜荚黄芪总RNA为模板，采用同源克隆法和RACE技术克隆PAL基因并进行生物信息学分析；利用实时荧光定量PCR技术测定PAL基因在根、茎、叶中的表达量；采用HPLC法测定了根、茎、叶中的毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量。结果 从膜荚黄芪中克隆了3个PAL基因AmPAL1、AmPAL2、AmPAL3，Genbank登陆号分别为KY086279、KY086280、KY086281。AmPAL1、AmPAL2和AmPAL3的全长cDNA长度分别为2 508、2 401、2 498 bp，均含有2 157 bp的完整开放阅读框，编码718个氨基酸。蛋白质序列分析表明，它们均含典型的PAL酶活中心序列，与植物PAL蛋白同源，且与同属于豆科的植物PAL蛋白相似性最高。系统进化树表明，AmPAL1与AmPAL2和AmPAL3聚为不同的亚类。实时荧光定量PCR分析发现，这些基因在根、茎、叶中表达模式不同，在检测的所有组织中AmPAL1的表达量最高、AmPAL2的表达量次之、AmPAL3的表达量最低，只有AmPAL2的表达水平与毛蕊异黄酮葡萄糖苷积累变化一致（即根 > 茎 > 叶）。结论 从膜荚黄芪中克隆的AmPAL1、AmPAL2和AmPAL3是典型的PAL基因家族成员，推测它们在膜荚黄芪各组织发育过程中起着不同的作用，且AmPAL2可能参与了毛蕊异黄酮葡萄糖苷的积累