大豆PAL基因家族時(shí)空表達(dá)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(zhǎng)過(guò)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(gè)酚羥基的一類多酚化合物的總稱。大豆異黃酮對(duì)人類具有許多有益功效;同時(shí)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(duì)于大豆異黃酮有益功能認(rèn)識(shí)地逐漸加深，人們對(duì)大豆異黃酮的消費(fèi)量也達(dá)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(guò)程對(duì)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(jìn)入點(diǎn)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(duì)表達(dá)量與大豆異黃酮含量具有明顯的協(xié)同增減趨勢(shì)。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(guò)程中的表達(dá)特點(diǎn)、調(diào)控方式和以及調(diào)控機(jī)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(duì)PAL基因家族8個(gè)成員(PAL1-1、PAL1-2、 PAL1-3、 PAL2-1、 PAL2-2、 PAL2-3、 PAL2-4和PAL3基因)設(shè)計(jì)特異性引物，采用Real-time PCR方法對(duì)根、莖、葉、花、豆莢和籽粒6個(gè)部位在Ve-R8共13個(gè)生育時(shí)期內(nèi)的各個(gè)基因家族成員的表達(dá)情況進(jìn)行分析，明晰了PAL基因家族各成員的時(shí)空表達(dá)特點(diǎn)。由于PAL2亞家族基因成

4、員-PAL2-1基因在各部位均明顯表達(dá)，遂以其為研究對(duì)象，采用轉(zhuǎn)基因手段使其基因沉默和過(guò)表達(dá)后，對(duì)轉(zhuǎn)基因植株內(nèi)的異黃酮含量進(jìn)行測(cè)定，分析了PAL2-1基因的表達(dá)對(duì)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(duì)表達(dá)量在生殖生長(zhǎng)時(shí)期高于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期，在葉片和籽粒中相對(duì)表達(dá)量較高。
　　(2) PAL1-1、PAL2-1和PAL2-3基因在各部位相對(duì)表達(dá)量明顯高于其他同家族基因，PAL1-1基因各時(shí)

5、期穩(wěn)定表達(dá)，PAL2-1和PAL2-3基因在生殖生長(zhǎng)后期先后出現(xiàn)表達(dá)峰值。
　　(3)構(gòu)建植物過(guò)表達(dá)載體和RNAi干涉載體，并轉(zhuǎn)入東農(nóng)50植株。對(duì)其T1代植株進(jìn)行Real-time PCR分析表明過(guò)表達(dá)陽(yáng)性植株P(guān)AL2-1基因的表達(dá)量明顯高于對(duì)照大豆植株，RNAi干涉陽(yáng)性植株P(guān)AL2-1基因的表達(dá)量明顯低于對(duì)照大豆植株。
　　(4)通過(guò)大豆遺傳轉(zhuǎn)化及異黃酮含量測(cè)定試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使PAL2-1基因在大豆中過(guò)量表達(dá)能夠提高異黃酮及3