大豆PAL基因家族時空表達及PAL2-1基因?qū)Ξ慄S酮含量調(diào)控的研究.pdf

1、大豆異黃酮是大豆生長過程中形成的一類次生代謝產(chǎn)物，是大豆及其制品中含有多個酚羥基的一類多酚化合物的總稱。大豆異黃酮對人類具有許多有益功效;同時大豆異黃酮在植物抗病、抗蟲和根部結(jié)瘤等方面也具有重要作用。但是，目前大豆籽粒中的異黃酮含量較低。隨著人們對于大豆異黃酮有益功能認(rèn)識地逐漸加深，人們對大豆異黃酮的消費量也達到了新的高度。因此，了解異黃酮在大豆籽粒發(fā)育中的積累過程對提高異黃酮含量具有重要意義。
　　異黃酮生物合成途徑是苯丙氨酸代

2、謝途徑的分支，苯丙氨酸解氨酶(PhenylalanineAmmonia-lyase，PAL，EC4.3.1.5)是苯丙氨酸代謝途徑的進入點酶，也是關(guān)鍵酶和限速酶。PAL基因?qū)χ参锏母鲂纬?、?xì)胞分化、色素形成等生理代謝具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，PAL基因的相對表達量與大豆異黃酮含量具有明顯的協(xié)同增減趨勢。探究苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因家族中各基因在大豆異黃酮合成和積累過程中的表達特點、調(diào)控方式和以及調(diào)控機制，可為從基因水平上大豆異黃酮含

3、量提供理論依據(jù)。
　　本研究從苯丙氨酸解氨酶基因家族各成員入手，針對PAL基因家族8個成員(PAL1-1、PAL1-2、 PAL1-3、 PAL2-1、 PAL2-2、 PAL2-3、 PAL2-4和PAL3基因)設(shè)計特異性引物，采用Real-time PCR方法對根、莖、葉、花、豆莢和籽粒6個部位在Ve-R8共13個生育時期內(nèi)的各個基因家族成員的表達情況進行分析，明晰了PAL基因家族各成員的時空表達特點。由于PAL2亞家族基因成

4、員-PAL2-1基因在各部位均明顯表達，遂以其為研究對象，采用轉(zhuǎn)基因手段使其基因沉默和過表達后，對轉(zhuǎn)基因植株內(nèi)的異黃酮含量進行測定，分析了PAL2-1基因的表達對大豆異黃酮含量的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1) PAL基因家族總體的相對表達量在生殖生長時期高于營養(yǎng)生長時期，在葉片和籽粒中相對表達量較高。
　　(2) PAL1-1、PAL2-1和PAL2-3基因在各部位相對表達量明顯高于其他同家族基因，PAL1-1基因各時

5、期穩(wěn)定表達，PAL2-1和PAL2-3基因在生殖生長后期先后出現(xiàn)表達峰值。
　　(3)構(gòu)建植物過表達載體和RNAi干涉載體，并轉(zhuǎn)入東農(nóng)50植株。對其T1代植株進行Real-time PCR分析表明過表達陽性植株P(guān)AL2-1基因的表達量明顯高于對照大豆植株，RNAi干涉陽性植株P(guān)AL2-1基因的表達量明顯低于對照大豆植株。
　　(4)通過大豆遺傳轉(zhuǎn)化及異黃酮含量測定試驗發(fā)現(xiàn)，使PAL2-1基因在大豆中過量表達能夠提高異黃酮及3