马铃薯PAL基因家族的全基因组鉴定及其在非生物胁迫下和块茎花色素苷合成中的表达分析

朱金勇; 刘震; 曾钰婷; 李志涛; 陈丽敏; 李泓阳; 史田斌; 张俊莲; 白江平; 刘玉汇; 《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：苯丙氨酸解氨酶(phenylalanin ammonia-lyase,PAL)是苯丙烷代谢途径的限速酶和关键酶,在植物生长发育过程中发挥着重要作用.本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下,利用BlastP和HMM 3.1 鉴定到 8个PAL基因家族成员,利用ExPASy、CELLO、PlantCARE等在线工具,对PAL基因家族成员的进行生物信息学分析.利用PGSC数据库下载的RNA-seq数据,分析了StPALs在双单倍体(DM)马铃薯不同组织部位和非生物胁迫下的表达模式.对 3 个不同颜色马铃薯块茎组织(皮和肉)进行RNA-seq,以及利用 3 个不同颜色块茎杂交子代的薯肉进行qPCR分析.结果表明,8 个StPALs分布在 3、5、9 和 10 号染色体上,它们与烟草(Nicotiana tabacum)PAL的亲缘关系较近.StPAL基因成员的启动子区域内含有多个顺式元件,包括光响应、逆境胁迫响应、激素响应、生长发育相关和转录因子调控的多种顺式元件.StPAL2 在匍匐茎中特异表达,StPAL3/5/8 在块茎和匍匐茎中特异表达,StPAL3 在甘露醇处理下下调表达,StPAL3 和StPAL8 在热胁迫中上调表达.它们可能参与了马铃薯块茎的发育和非生物胁迫响应.5 个StPALs(StPAL3/4/5/6/8)基因在彩色薯肉中均上调表达,可能参与马铃薯薯肉中花色素苷的生物合成.这些结果为进一步了解StPAL基因家族特征,深入分析StPALs基因在马铃薯中的功能提供了理论依据.

关键词： 马铃薯 PAL基因家族 非生物胁迫 花色素苷生物合成 表达分析