柑橘抗寒新机制：枳壳PAL基因家族的全基因组鉴定与低温应答研究

《Plant Biotechnology Reports》：Genome-wide identification of PAL family genes and their response to cold stress in Poncirus trifoliata

本研究针对柑橘类植物中苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因在低温胁迫下的功能机制尚不明确的问题，通过生物信息学方法系统鉴定了枳壳(Poncirus trifoliata)的6个PtrPAL基因，发现PtrPAL4在低温条件下显著上调且定位于细胞质，为解析植物抗寒机制提供了新视角。

　　

苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase, PAL)作为苯丙烷代谢途径中的关键酶，在植物胁迫应答机制中发挥着重要作用。然而，关于柑橘中PAL基因特别是低温胁迫响应功能的研究仍存在空白。本研究通过生物信息学分析从枳壳(Poncirus trifoliata)中鉴定出6个PAL基因，这些基因分布于3条染色体上，其中PtrPAL2~6预测定位于细胞质，而PtrPAL1可能同时存在于细胞质和线粒体。PtrPAL基因包含1-6个保守基序和1-2个外显子。系统进化分析将PAL基因划分为5个亚族，共线性与Ka/Ks分析揭示了枳壳与拟南芥、水稻间存在4个共线性基因对，以及PtrPALs内部存在3个重复基因对。顺式作用元件分析鉴定出PtrPAL启动子区包含14个特有元件。表达谱分析显示该基因家族具有组织特异性表达模式，其中根部表达水平最高。qRT-PCR结果进一步表明PtrPAL4在低温条件下显著上调，提示其可能参与胁迫应答。PAL酶活性检测证实低温能增强枳壳中PAL活性，亚细胞定位实验显示PtrPAL4定位于细胞质。本研究为深入解析PtrPAL基因家族功能提供了重要理论依据。