[发明专利]一种易变山羊草苯丙氨酸解氨酶基因及其应用

说明书

本发明公开了一种易变山羊草苯丙氨酸解氨酶核酸序列及其应用，所述的易变山羊草苯丙氨酸解氨酶基因核酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明易变山羊草苯丙氨酸解氨酶基因编码一个苯丙氨酸解氨酶，抗禾谷孢囊线虫性能高，对小麦抗禾谷孢囊线虫育种具有重要参考和应用价值。

技术领域

本发明涉及苯丙氨酸解氨酶领域，具体的涉及一种易变山羊草苯丙氨酸解氨酶核酸序列及其应用。

背景技术

PAL(Phenylalanine Ammonia-Lyase，苯丙氨酸解氨酶)是苯丙烷代谢途径中的第一个酶，也是关键酶，它催化L-苯丙氨酸转化为反式肉桂酸。反式肉桂酸再经下游不同代谢分支，分别转化为花青素、木质素、黄酮类物质、植物抗毒素等次生代谢产物，其中一些物质被报道在植物抗病中起作用。

植物中的PALs是由多基因家族编码的同源异构型蛋白，它们具有各自的表达特征且功能也不完全相同。1961年，Conn和Koukol首次在大麦幼苗中发现并分离纯化出了PAL，此后对PAL的研究逐渐展开，随着分离纯化方法技术的不断完善提高，已经成功的从其他植物中分离纯化出了PAL蛋白，如小麦，大豆，杨树等。

PAL的表达和生物活性会随着生物发育变化、外界环境刺激发生改变。盐胁迫会激活百脉根PAL基因的表达，并导致酚类物质的积累。在烟草中，在NaCl、甘露醇、低温等处理条件下，PAL表达显著上调。低温处理黄瓜幼苗，PAL酶活性提高，促进苯丙烷类化合物的合成和细胞内的抗氧化酶对低温引起的过氧化物的清除。此外，PAL在植物免疫反应中也起着重要的作用。番茄在受到土豆孢囊线虫侵染后，番茄抗性品种中PAL基因表达显著上调，而感病品种中无明显变化。小麦在感染赤霉菌后，PAL基因表达与PAL酶大幅度增加。辣椒叶片在受到Xcv(Xanthomonas campestris pv.Vesicatoria)感染时，CaPAL1被诱导。 CaPAL1沉默的辣椒植株，在受到致命性或者非致命性的Xcv侵染时，沉默植物表现为易感病型。而在拟南芥中过表达CaPAL1基因，过表达植株表现出对Pseudomonas syringae pv. tomato和Hyaloperonospora arabidopsidis的抗性。大豆GmPAL2.1基因受大豆疫霉菌诱导显著上调，转GmPAL2.1基因的大豆植株抗Phytophthora sojae 的抗性显著提高。PAL酶活性在转基因大豆植株中显著提高，在GmPAL2.1沉默植株中活性较低，同时检测发现在过表达GmPAL2.1大豆植株中，黄豆苷元(daidzein)，木黄酮(genistein)和SA (salicylic acid)含量显著增加，而这些物质的增加与GmPAL2.1基因在参与大豆调控对 Phytophthorasojae的抗性中起积极的作用。虽然PAL的生物学功能不断被研究和报道，迄今为止，仍未报道PAL基因是否参与植物抗禾谷孢囊线虫反应。

易变山羊草(Aegilops variabilis)是小麦的近缘物种，具有抗旱、抗条锈病、抗虫等特性，与小麦进行远源杂交时可产生可育后代，是小麦遗传改良的优异资源。易变山羊草对禾谷孢囊线虫(H.avenae,cereal cyst nematode,CCN)、根结线虫(Meloidogyncnaasi)具有高的抗性。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种易变山羊草苯丙氨酸解氨酶基因及其应用，进行基因沉默后，抗性鉴定发现降低PAL基因的表达会导致根部禾谷孢囊线虫数目显著增加；构建双元表达载体，将该基因在小麦中过表达，抗性鉴定结果表明PAL过表达小麦对禾谷孢囊线虫的抗性显著提高；且不影响植物营养生长的情况下，降低禾谷孢囊线虫导致的减产。

解决以上技术问题的本发明中的一种易变山羊草苯丙氨酸解氨酶基因，其特征在于：所述易变山羊草苯丙氨酸解氨酶基因核酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明中易变山羊草苯丙氨酸解氨酶(AeVPAL)基因首次克隆，核酸序列有着独特性，序列具有苯丙氨酸裂解酶结构域，与其它易变山羊草抗虫基因不为同源或近似。