陆地棉苯丙氨酸解氨酶家族基因的鉴定及分析

苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢途径的关键酶，与植物抗病性密切相关。黄萎病是棉花的第一大病害。虽然陆地棉的基因组测序已经完成，但是对其苯丙氨酸解氨酶家族基因还缺乏系统深入的研究。本研究利用生物信息学和Realtime RT-PCR方法，鉴定了陆地棉TM-1中苯丙氨酸解氨酶家族基因以及它们的染色体定位，基因结构，进化关系和组织表达特征。TM-1基因组中共有13个苯丙氨酸解氨酶家族基因，其氨基酸长度介于697~723。分布在12条染色体上，仅A4上有2个相距440Kb的 PAL基因，其他染色体上仅有1个PAL基因。另外，在基因结构上仅GhPAL4没有内含子，其余基因都含有1个内含子。13个苯丙氨酸解氨酶家族基因在进化上分为4组，其中第一组含有8个基因。利用EST数据库分析发现，位于6号染色体上的2个基因在所有检测的组织中不表达。Realtime RT-PCR表明位于1、4、9、10、11号染色体上的10个基因能表达，表达量最高的是位于1号染色体上的GhPAL1和GhPAL8。而其他3个未扩增出。分析能扩增出的10个基因在黄萎菌诱导前后抗感材料中的表达，表明GhPAL1和GhPAL8在抗病材料中的本底表达量是感病材料的8倍，并且黄萎菌诱导后，基因的表达量增加2倍。这2个基因可能在抗黄萎病中起重要作用。进一步证明PAL基因在抗黄萎病中的重要作用，并为后续该类基因的抗性研究提供借鉴。