杨树杂交种（Populus simonii × Populus nigra）苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因家族的全基因组鉴定与功能解析：PsnPAL1在非生物胁迫下增强烟草抗性的机制研究

本研究通过全基因组分析鉴定出杨树杂交种（Populus simonii × P. nigra）中5个苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因（PsnPAL1-5），系统揭示了其进化特征、表达模式及功能分化。重点发现PsnPAL1过表达能通过提升超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性和类黄酮积累，显著增强转基因烟草对干旱和UV-B胁迫的抗性，同时影响木质素合成和次生细胞壁发育，为木本植物抗逆分子育种提供新靶点。

　　

Highlight

本研究首次系统鉴定了杨树杂交种（Populus simonii × P. nigra）中5个PsnPAL基因，揭示其通过调控类黄酮合成和抗氧化系统增强植物对干旱与UV-B胁迫的适应性，为木本植物抗逆机制研究提供重要理论依据。

Identification and Evolutionary Analysis of PAL in Populus simonii × P. nigra

通过本地基因组数据库筛选，从杂交杨树中鉴定出5个PsnPAL基因。系统进化分析显示这些基因分为4个亚家族，与毛果杨（P. trichocarpa）、拟南芥（A. thaliana）等物种的PAL基因具有显著保守性。染色体定位表明PsnPALs分布于6、8、10和16号染色体，串联重复和片段复制事件驱动了该基因家族的扩张。

Discussion

苯丙烷代谢途径是植物合成木质素、类黄酮等次生代谢产物的核心通路。PsnPAL1通过增强SOD、POD活性减少活性氧（ROS）积累，同时促进类黄酮合成以缓解UV-B损伤。值得注意的是，PsnPAL1过表达导致转基因烟草株高降低、木质部发育受阻，这与木质素含量下降和类黄酮显著积累的表型相符，暗示其在次生细胞壁构建中的调控作用。

Conclusions

5个PsnPALs分属4个进化分支，其启动子含有丰富的光响应和胁迫相关顺式作用元件。表达谱分析证实PsnPALs对UV-B辐射、渗透胁迫和激素信号具有显著响应。转基因实验证明PsnPAL1通过"抗氧化酶激活-类黄酮积累"双重机制提升植物抗逆性，这为利用PAL基因进行林木遗传改良提供了分子基础。