植物苯丙烷類代謝的生理意義及其調(diào)控_歐陽光察

1、1X)1:10. 13592/j. criki. ppj. 1988.03.0031994-2015 China Academic Journal Electronic1994-2015 China Academic Journal Electronic：316.J9J Kuraoka. T et cd. J Jap See Hort Sei 1975, 44 (1)： W20J Nagy Sei al. Proceeding'of the Florida State Hort Soc 1982, «5: 237.21 Nagy Set al. J of Sort Sci 1

2、985t 60 (1): 137. 石井孝昵，農(nóng)栄興夙蕓1981,56(6): 809.£23張百超，十國柑桔1983.4： 4.34 Aw&sthi RP 濟(jì) dl.Punjdb Hort J 1971, 20(1/2)： 36.25 Fouche PS etai. Citrus and Subtropical Hort Set 1972, 543: 426 Singh I< et al. Punjab Hort J 1930, 20 (1/2): 36.37Chakrawar ef. a/. Uarana J. of Hart Sci 1980, 9 (1/2);2

3、8 Toru M. J Jap Soc Hort Sci 1983, 52 (3): 2381994-2015 China Academic Journal Electronic1994-2015 China Academic Journal Electronict 用專 blfc Plant Physiology Communications 1988 ：916植物苯丙烷類代謝的生理意義及其調(diào)控欣田光察薜應(yīng)龍俊旦大學(xué)生物系，上海200433)Physiological Role and Regulation of Phenylpropanoid Metabolism in PlantOU Y

4、ANG Guang-Cha, XUE Ying-Long (Department ofVudan U加v&rsify, Shanghai 200433)提要療述了植物苯丙烷類代謝的途徑及其陷系；若重介紹此途徑在栢物細(xì)胞分化、對病頂菌的拉性和著色色素形成中的生理意義;對此代謝途徑的調(diào)控機(jī)理也進(jìn)行了介紹和討論。1994-2015 China Academic Journal Electronic1994-2015 China Academic Journal Electronic收稿1987年6月10日Publishing House. All rights reserved.植物苯丙烷類

5、代謝途徑是植物體內(nèi)次生 物質(zhì)代謝的一條重要途徑，一切含苯丙烷骨 架的物質(zhì)都是這一途徑直接或間接的產(chǎn) 物43,27,33這些化合物在植物體內(nèi)各具多 種生理功能。我們課題組自1979年以來對 此代謝途徑進(jìn)行了一系列的研究。概 況1. 代諛途徑植物體中苯丙烷類代謝途徑已經(jīng)闡明， 圖1是此途徑簡圖。來自莽草酸途徑的莽草 酸通過分枝酸、預(yù)苯酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用形成苯丙 氮酸，從而進(jìn)入苯丙烷類代謝途徑。反式肉 桂酸、香豆酸、阿魏酸、芥子酸是這個(gè)途徑的 中間產(chǎn)物。這些酸可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為呑豆 索、綠原酸，也可以形成CoA嗇再進(jìn)一步轉(zhuǎn) 化為類黃醐、木質(zhì)素等(圖1)。2. 酶系苯丙氨酸解氨酶(PAL, E0 4.3.1.

6、5) 肉桂酸-4-輕化 瞅 0A4H, EO1.14J3.1J) 和 4-香豆酸-CoA 聯(lián)結(jié)酶(4CL, EC 2) 是此途徑的三個(gè)關(guān)鍵酶，此外，參與此途輕的 還有甲基轉(zhuǎn)移御(0MT)和酚酶等。苯丙氨酸解氮酶(PAL)催化I-苯丙氨 酸直接脫氨產(chǎn)生反式肉桂酸，是苯丙烷類代 謝途徑的關(guān)鍵酶和限速酶。此酶自1961年 Koukol和Conn發(fā)現(xiàn)以來已在所有綠色植 物中找到,在真菌、細(xì)菌、藻類中也有發(fā)現(xiàn)C細(xì) 胞中此酶定位于線粒體、白色體、咔綠體、過 氧化酶體、乙醛酸體等細(xì)胞器中呵。植物的 不同組織和部位PAL的分布也不同，在萌發(fā) 五天的黃化水稻幼苗中，幼葉活性最高，其次 為根和胚軸，

7、胚芽弗的活性很低，而胚乳中未9http :/Avv.ciiki. net1994-2015 China Academic Journal Electronic法粉CO2+H：O"生叫 PAL I陰口CA4HpF豆酸1>芥吃若干生刪苯甲檢飆只木質(zhì)耒黃縱畀類賈爾及其它15磯化他 圖1苯丙烷類代謝的一般途徑筆觸饒酸的.CoAlSi檢測到活性叭Kchrel和Wiennan71應(yīng)用 免疫化學(xué)定位方法在郁金香花藥中發(fā)現(xiàn) PAL主要定位于花藥氈絨層細(xì)胞中。通過硫酸飲分級沉淀、DEAE-纖維素 層析、親和層析等分離、純化步驟，PAL已在 馬鈴薯、玉米、芥菜、小黃瓜等十幾種高等植 物中得到純化，

8、并系統(tǒng)地研究了其基本性 質(zhì)鷗"。在已純化PAL的植物材料中，主要 為雙于葉植物，而單子葉植物僅對玉米、小 麥、大麥、水稻有所報(bào)道叫PAL的酶蛋白一般是一個(gè)分子量在 220 000-330 000道爾頓間的酸性蛋白，其 全酶由四個(gè)相同亞基組成四聚體。PAL的 氮基酸組成根據(jù)不同來源其百分組成存在著 差異。例如水稻的PAL氨基酸組成中酸性 氨基酸成分少于小麥&玉米、馬鈴薯；而中性 及堿性氨基酸成分則高于已測的三種植 物m。不同來源的PAL的最適pH在8 9.6之間，水稻PAL最適pH偏堿，這是和 其氮基酸成分相一致的。PAL沒有單一的 K.值,一般在xl0->10- PAL

9、的活性部 位具有脫氫丙氨?；挠H電中心。因?yàn)榇嗣甘浅跎x和苯丙烷類代謝的 紐帶，所以已成為植物次生代謝中研究得最 多的酶。肉桂酸4蘢化酶(OA4H),又稱反式肉 桂酸幺單氧化爵，催化肉桂酸羥化作用產(chǎn) 生4香豆酸鹽。此酶是1974年Russell和 .Oonn首先從豌豆幼苗微粒體膜中測到。在 蒐麻胚乳組織.耶路撤冷朝鮮薊塊莖和黍幼 苗中證明此酶也存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上型)。0A4H是個(gè)細(xì)胞色素-P450的單氧化酶 復(fù)合物，催化作用依賴于NADPH和0,。此 酶對底物具有高度專一性，能被順式肉桂酸 和反式幺香豆酸所抑制。4香豆酸©A聯(lián)結(jié)酶(4OL),在有些文 獻(xiàn)中稱務(wù)基肉桂酸OoA聯(lián)結(jié)酶(h

10、ydroxy-X oinnamate: OoA ligase),它催化 OoA 酯合 成。Walkm和首先在甜菜葉子抽提 物中測到此酶活性。401；已從各種植物組織中分離得到，并 進(jìn)行部分純化。各種來源的40L的基本性 質(zhì)是相當(dāng)一致的°從大豆和連翹提取的酶分 量子為55 000,從歐芹中得到的酶分子量為 60 000。此酶進(jìn)行催化反應(yīng)需要ATP,- Mg"+ 和CoASH存在。由于4CJL處在苯丙烷類代謝向形成不 同類型產(chǎn)物的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因此對其同工酶的研 究具有很大通義。至今已在大豆細(xì)胞培養(yǎng) 物I豌豆秧苗備、矮牽牛葉如及楊樹 莖中證實(shí)有40L同工酶存在。Knobloch 和

11、Hahkbrock93 從大豆細(xì) 胞培養(yǎng)物中得到兩個(gè)同工酶，.其底物的專 一性和其它特性均顯示有不同。同工酶I具 有相對徒的心值和對木質(zhì)素合成三類底物 (4香豆酸、阿魏酸和芥子酸)的高的催化效 表明這些酸是體內(nèi)酶的底物。同王酶II 對4香豆酸和咖啡酸有相對髙的親和力，但 不活化芥子酸。從底物的專一性上，顯然可 見同工酶I在木質(zhì)素生物合成中有著重要功 能°而同工酶口為類黃酮途徑提供底物4 香豆酰OoA和咖啡StCoA0Wallis和Rhodes81在豌豆苗中發(fā)現(xiàn)兩 個(gè)同工酹，不僅顯示對不同底物的專一性，也 刑樣表現(xiàn)在黃化豌豆苗對照光的反應(yīng)不同。 在照光前兩種類型同工酶在芽和莖中都存 在

12、，但是照光以后兩種同工酵只在莖中發(fā)現(xiàn) 增加了活性，而在芽中只有同工酶II增加 了活性。因此他們得出結(jié)論，認(rèn)為同工爾I 同莖中木質(zhì)素含量有關(guān)，而同工酶II可能與 莖和葉中木質(zhì)素和類黃爾的生物合成有關(guān)。從矮牽牛葉的培養(yǎng)細(xì)胞中應(yīng)用DEAE 纖維素和輕基磷灰石柱層析以40L被 分離為三種形式，這三種同王酶都能被4香 豆酸所激活,但是對咖啡酸、阿礫酸和芥子酸 的專一性存在著差別。 Grand和Boude椚口應(yīng)用色層聚焦層析 性為其他兩個(gè)同工酶的五倍以上，在厚壁組, 織中其駅次之，而在薄壁組織中活性很低 (表 1)。表 1 (PopuliLs)莖中 4CL 同工飆坦織縊同工晦類型香豆酸©A聯(lián)結(jié)晦

13、活性(nKat.g-i 蛋白質(zhì))同王晦I本質(zhì)部 厚墜組織薄壁組織2240128025同工陽H3587.2崗工晦III385147在苯丙烷類代謝中除上述三個(gè)酶外，還 有40-甲基轉(zhuǎn)移酶(0MT)和酚酶(phenone), 前者參與咖啡酸和阿魏酸的甲基轉(zhuǎn)移 作用；后者催化4香豆酸形成咖啡酸。到目 前為止，甲基轉(zhuǎn)移酶的性質(zhì)已有大量研究，認(rèn) 為其同木質(zhì)素生物合成有關(guān)；酚酶在苯丙烷 類代謝和黃閨類生物合成中的作用還不清 楚。 .-；苯丙烷類代謝的生理意義苯丙烷類代謝在植物體內(nèi)具有重要的生 理意義，主要表現(xiàn)在其酶系活性的變化、中間 產(chǎn)物及其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物(木質(zhì)素、類黃爾 植保素、酚類)同植物發(fā)育中細(xì)胞的

14、分化，對 病原菌侵染的抗性以及著色色素的形成等生 理活動(dòng)有著密切的關(guān)系。1. 在細(xì)胞分化和木質(zhì)發(fā)生(xylo- genesis)中的作用.從楊樹莖中得到三個(gè)同工酶，它們在木質(zhì)部，PAL活性的組織木質(zhì)素中Dannis等 中活性都較高，其中同工酶I在木質(zhì)部中活；人發(fā)現(xiàn)在大豆、薔薇組織培養(yǎng)愈傷組織分化I U < 植物細(xì)胞的分化問題在理論上和生產(chǎn)實(shí) 踐上一直受到人們的重視。70年代以來，苯 丙烷類代謝與織胞分化的關(guān)系已有不少報(bào) 道曲,頂。Robery和Noihoote在多種植物中 發(fā)現(xiàn)，在木質(zhì)化組織中不僅含有髙的FAL活 性而且有木質(zhì)素的形成；而在這些植物非木 質(zhì)化組織中不能檢測到FAL活性。放

15、射性 標(biāo)記的苯丙賈酸或肉桂酸參入到具有校高的 1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：/?wkiMt肘,PAL活性出現(xiàn)一個(gè)蜂叫 其后Yamada 零在煙草的細(xì)胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)PAL活性在培 養(yǎng)的第12天有一活性峰出現(xiàn),此峰與管狀分 子(traoheary elements)的分化相一致他°Fukuda等用分韶的百日草(Zirna elega)葉肉單細(xì)胞研究了苯丙烷類代謝酶 系與木質(zhì)素形成、借狀分子形成和細(xì)胞分化 的關(guān)系管狀分子與薄壁細(xì)胞的區(qū)別在于 其有木

16、質(zhì)化的次生壁加厚，木質(zhì)素是次生壁 結(jié)構(gòu)材料之一，是木質(zhì)細(xì)胞特有的紐成，因此 木質(zhì)化作用可以作為管狀分于分化的指標(biāo)。 在百日草細(xì)胞分化中苯丙烷類代謝的酶系 (PAL, CA4E, 4CL)與木質(zhì)素形成、管狀分 子形成相一致。我們課題組在煙草、甜葉菊和丹參組織 培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織的工作中同樣發(fā)現(xiàn)愈 傷組織分化過程中PAL與細(xì)胞分化密切有 關(guān)。當(dāng)愈傷組織轉(zhuǎn)移到誘導(dǎo)分化的培養(yǎng)基以 后的第12天，出現(xiàn)了 PAL的活性高峰，此時(shí) 愈傷組織開始分化；在不同分化程度的組織 中PAL活性也有差別：剛出現(xiàn)或即將出現(xiàn)分 化的部分活性巒，隨著分化進(jìn)程的延續(xù),PAL 活性趨于降低，在組織老化時(shí)甚至喪失活 性。我們測定

17、了培養(yǎng)過程中PAL活性、木質(zhì) 素含量，并觀察了管狀分子的形成，發(fā)現(xiàn)三者 之間存在著相關(guān)性。而且這種相關(guān)性還表現(xiàn) 亦時(shí)間順序上，酶活性出現(xiàn)較早，然后木質(zhì)素 含量平穩(wěn)增加.最后才出現(xiàn)管狀分子的形成。 我們認(rèn)為在分化培養(yǎng)12天時(shí)所出現(xiàn)的PAL 活性峰是愈傷組織或懸浮細(xì)胞啟動(dòng)分化的 指標(biāo)3沖。2. 在植物抗病中的作用苯丙烷類代謝與植物抗病有著密切的關(guān) 系,主要表現(xiàn)在：(1)棊丙烷類代謝的酶系可以作為植物 抗病性的一個(gè)生理描標(biāo)在酔系中研究最多 的是代謝途徑的關(guān)鍵爾苯丙氨酸氨基裂 解酶(PAL) ° 早在 1964 年 Minamiauka 和 Uritani首先發(fā)現(xiàn)植物感染病原菌后PAL 12

18、 活性有明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象。以后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多種 植物在受到不同的病原菌感染后.pal活力 均有升高,并且與植物的抗病性有密切關(guān)系。 我們實(shí)驗(yàn)室近年來也進(jìn)行了 pal與植物抗 病之間關(guān)系的研究，從馬鈴薯塊莖感染馬鈴 薯晚疫病、玉米感染小斑病和大斑病、小 麥感染赤霉病和白粉病、哈密瓜感染瓜枝 抱和瓜疫霉及水稻用稻瘟病菌施子和培養(yǎng)液 處理(迎與PAL活力的關(guān)系研究中取得了 一 定結(jié)果。歸納至今的研究成果發(fā)現(xiàn)存在下列 基本特點(diǎn)2，向： 所有植物感染病原菌后pal活力升 高都表現(xiàn)出有規(guī)律的動(dòng)態(tài)變化，感染的最初 幾小時(shí)為上升滯緩期，隨后活性急劇上升達(dá) 到高峰，然后是FAL活性急劇下降的消退 期。 致病菌對PAL

19、活性升高的刺激作用 大于非致病菌，Losohke等在腕豆試驗(yàn)中發(fā) 現(xiàn)，病原菌Fusarium solani f. pisi誘導(dǎo)的 PAL活性比非病原菌歹.solanif. p/taseilo 要大5U%”3。 抗病品系植物對病原菌感染誘導(dǎo)所 產(chǎn)生的PAL活性遠(yuǎn)比感病品系為商。 酶活性剌激作用在病原菌侵染的周 圍高于離感染校遠(yuǎn)的部位。 用病原菌毒素處理同病原菌接種感 染一樣能刺激PAL活性升高，而且無素的 作用顯得更強(qiáng)烈，反應(yīng)更早。 從真菌培養(yǎng)液和菌絲細(xì)胞壁制備的 誘導(dǎo)物(elioitorX能誘導(dǎo)PAL和4CL活性 升高 (2)朱丙烷類代謝產(chǎn)揚(yáng)是植物抵抗病原 微生揚(yáng)的化學(xué)屏障 植物對外來病原菌的

20、侵 染的抵抗能力必須具備物質(zhì)基礎(chǔ)，苯丙烷類 代謝的產(chǎn)物酚類和異黃爵類植保素以及 木質(zhì)素等在植物抗病中起著化學(xué)屏障作 用。植保(phytoalexin)植保索是植物受侵染或脅迫(siross)而 產(chǎn)生的i類低分子量的抗微生物的化合物。 Muller和B6rger（1941）早已認(rèn)為植物體內(nèi) 有這種物質(zhì)存在,20年后Oruiekshank等從 豌豆中首先分離鑒定了第一種植保素豌 豆素（pisatin）。至今，已在17科植物中發(fā)現(xiàn) 并鑒定出200多種植保素“其中包括酚 類植保素（綠原酸、香豆素等），異黃酮類植保 素（豌豆素、菜豆素、大豆素、苜蓿黃素等）和 帖類植保素等。前兩類植保索是苯丙烷類代 謝的

21、宜接或間接產(chǎn)物。植物體內(nèi)植保素的積累有以下幾個(gè)特 點(diǎn):第一、抗性植株與感性植株同樣可以積累 植保索，但是抗性植株植保素形成的速度快, 在感病初期就達(dá)到高峰，此時(shí)可以見到植物 細(xì)胞產(chǎn)生過敏性反應(yīng)；而在感性植株中植保 索積累很慢'病菌在植株體內(nèi)生長正常，幾天 后植保素含量也可達(dá)到較髙濃度，但是此時(shí) 病菌已長滿，開始形成抱子,為時(shí)已晩了。第 二、植保素只局限在植物受侵染的細(xì)胞周圍 積累,并不運(yùn)輸?shù)秸麄€(gè)植物體的其他部位。植 保素集中在受侵染的細(xì)胞周圍起化學(xué)屏障的 作用，從而沒有必要消耗更多的碳素營養(yǎng)和 能嵐來合成埴保素。再說，過多的植保素的 存在對植物也有副作用。第三、對植保素的 誘發(fā)是非專化

22、性的。致病的病原菌和非敦病 的小種都能誘導(dǎo)植保索的形成，不僅如此,一 些非生物的因子（如紫外光、重金屬）和真菌 培養(yǎng)液或菌竺的提取物（稱eli&tor）也能誘 導(dǎo)植保素的形成如抄。Ehciior誘導(dǎo)植保素的形成是由于它誘 導(dǎo)編碼同植采索形成有關(guān)的酶（PAL、查耳 酮合成酶、查耳飼異構(gòu)酶）的mRNA的合 成小禺侶尼/少匕也就是elieiior快速開 啟抗病表達(dá)有關(guān)的基因取溝。通過誘導(dǎo)形成植保素來提高植物對病原 菌的抵抗性目前已受到注運(yùn)，這可能是提高 植物免疫能力的一個(gè)途徑愉木質(zhì)素在宿主和病原菌相互作用中，宿主細(xì)胞 壁在感染病原菌后的木質(zhì)化是宿主對感染抵 抗反應(yīng)的一種特性：為阻止病原菌對宿

23、主 的侵染提供了有效的保護(hù)圈。木質(zhì)化作用阻礙真菌侵染的機(jī)理是：第 一、木質(zhì)素增加了細(xì)胞壁抗真菌穿透的壓力； 第二、由于病圧菌不能分泌分解木質(zhì)素的酶 類，木質(zhì)化增強(qiáng)了抗酶溶解作用；第三、木質(zhì) 化限制真帝酶和毒索從真菌向寄主擴(kuò)散及水 和營養(yǎng)物質(zhì)從寄主向真菌擴(kuò)散，實(shí)際上起到 餓死病原菌的作用;第四、木質(zhì)素的低分子量 酚類前體以及多聚作用時(shí)產(chǎn)生的游離基可以 鈍化真菌的膜価、毒素;第五,菌絲尖可能木 質(zhì)化,喪失生長的可塑性。在已研究過的真菌病害中都可見到病原 菌感染所引起的木質(zhì)化作用冬其菌侵染 試圖穿透細(xì)胞壁上的攻擊點(diǎn)引起細(xì)胞壁同位 生長所造成的剜狀小突起也是木質(zhì)化的結(jié) 果“叫病舞感染植株后同樣也能誘導(dǎo)

24、木質(zhì)素 的產(chǎn)生，圍繞著壞死區(qū)域的木質(zhì)化作用是病 毒顆粒傳播的屏障，起到抑制病毒擴(kuò)展的作 用砂豎同時(shí)，可見到木質(zhì)化區(qū)域伴隨PAL 和過氧化物酶活性的增髙。除了增加PAL 活性外，在木質(zhì)化組織同樣顯示增加CA4H> 4CL、OMT的活性“現(xiàn) 其中4CL的同工爵 I與木質(zhì)素形成關(guān)系最為密切冬Asada（淺田）等用日本蘿卜根研究感染 霜霉病后對木質(zhì)素形成的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)感染 和不感染根中木質(zhì)索不僅在量上不同，而且 在質(zhì)上也有區(qū)別。健康蘿卜根的木質(zhì)素含有 丁香酰單位（從芥子醇衍生），而感病的翦卜 根組織中則含有咬多的愈創(chuàng)木酰單位（從松 柏醇衍生尸3. 在植物著色色素形成中的作用植物著色色素主耍由四類

25、化學(xué)物質(zhì)組 成。使植物花朵、果實(shí)或葉片披上鮮艷色澤 的花色素昔是一類黃麗類物質(zhì)，其生物合成 途徑通過苯丙烷類代謝。早在I960年Neish 已證明PAL催化花青索的合成:各種因 子（光、紫外光、電離輻射、低溫、外源激素、病 13 ? 1994-2015 China Academic Journal Electronic Publi : House. All rights reserved. http:/wvki. 原菌和礦質(zhì)等)都能影響花青素昔的形 成，同時(shí)可以見到苯丙烷類代謝爾系活性的 相應(yīng)變化打另一類著色色索是屬于甜菜拉因(betalains) 的覓紅素(amaranthin 或 beia

26、oy- anin),證明也同苯丙烷類代謝有關(guān)。 Woodhead(1974)發(fā)現(xiàn)用白光處理尾穗蒐黃 化苗后，在覓紅素積累的同時(shí)PAL活性也上 升，還發(fā)現(xiàn)有游離咖啡酸增加現(xiàn)象W我們 課題組在用細(xì)胞分裂素和亞胺環(huán)己酮對尾穗 范進(jìn)行英紅素誘導(dǎo)和抑制試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著 範(fàn)紅索積累改變的同時(shí)，pal活性也產(chǎn)生相 應(yīng)的變化，因此推測覓紅素的雙氮吩唏部分 可能是由多巴前體苯丙氨酸或酪毎酸經(jīng) 脫氨形成反式肉桂酸、咖啡酸等衍生而 來。苯丙烷類代謝途徑的調(diào)控對苯丙烷類代謝途徑的調(diào)控主要表現(xiàn)在 對其酶系的調(diào)控上。近年來對該途徑三個(gè)關(guān) 鍵酶都進(jìn)行了研究,其中對PAL的研究最多 也最深入。對調(diào)控的研究除了應(yīng)用一般酶學(xué) 方

27、法外，代謝抑制劑、放射標(biāo)記、免疫化學(xué)以 及密度標(biāo)記方法也被用來進(jìn)行酶的調(diào)控研 究叭對苯丙烷類代謝途徑酶系的調(diào)控包括體 內(nèi)酶系的內(nèi)部調(diào)節(jié)和外界因子對其凋控兩個(gè) 方面。1.植物體內(nèi)苯丙烷類代謝曲系的調(diào)節(jié)苯丙烷類代謝酶系的活性在植物生長發(fā) 育過程中不斷地進(jìn)行變化。如在水稻、小 麥、大麥、玉米t泗的種子萌發(fā)及幼苗生長過 程中PAL, 0A4H,和40L活性均發(fā)生變化， 并且三個(gè)酶的活性變動(dòng)存在著伴隨性。一般 酶活性最初較低或者沒有，上升到一個(gè)高峰 隨后下降，達(dá)到高峰的時(shí)間不同植物有所不 同：水稻9夭，小麥7天，養(yǎng)麥4天，蘿卜僅 60小時(shí)。在吹芹懸浮細(xì)胞培養(yǎng)物中活性峰與 生長的對數(shù)期相合郁金香花藥中的酶

28、水 14 平與減數(shù)分裂階段相符圖。在組織或離體苗 老化過穆中發(fā)現(xiàn)酶系的活性也逐漸下降體內(nèi)酶活性的動(dòng)態(tài)變化是體內(nèi)調(diào)節(jié)的結(jié) 果，其機(jī)理也有多種可能是酶的自然降 解，或者是存在著抑制因子。已在印度小黃 瓜、向日葵、馬鈴薯血、水稻他中發(fā)現(xiàn)有PAL 內(nèi)源性抑制物質(zhì)存在。Oreasy(1976)3從 向日葵葉子中提取的是一種熱不穩(wěn)定、不可 逆的使酶失活的物質(zhì)；Billed)78)呦從印 度小黃瓜下胚軸獲得的也是一個(gè)不能透析、 熱不穩(wěn)定但是可逆的抑制pal的物質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)水稻黃化苗在去胚乳后的老化 進(jìn)程中,PAL活性大大降低，用亞胺環(huán)己酮 處理可以阻止PAL活性的下降。因此推測 水稻黃化苗在去胚乳后有PAL

29、的抑制物質(zhì) (PAL-I)積累。已從去胚乳的水稻黃化苗中 提取并部份純化了 PAIr-I,它是非透析性的 蛋白質(zhì)，大部分活力可被蛋白酶(胰蛋白酶和 鏈毎蛋白葩)所破壞，具有熱穩(wěn)定性°動(dòng)力學(xué) 實(shí)驗(yàn)表明PAL-I對PAL的抑制是競爭性 的，水稻PAL-I不僅能抑制水稻PAL且 他抑制從玉米、小麥、馬鈴薯塊莖切片中提取 的PAL,但不能抑制水稻中提取的多酚氧化 的和a-淀粉酶匚回。從水稻初步純化的PAL- I同樣具有抑制0A4H和4CL的功能。但 是，是否三個(gè)酶都由一種抑制因子來調(diào)控？由 于尚未純化還不能下最后結(jié)論。在我們上述去胚乳的實(shí)驗(yàn)中還看到， PAL失活的程度還與去除胚乳的多少有相

30、關(guān)性巴 因此推想胚乳中可能有調(diào)節(jié)PAL-I 的某種因子(PALJR)存在。胚乳在對維系 苯丙烷類代謝酶系的作用也曾在養(yǎng)麥中觀察 到她叫最近，我們在大麥、小麥和玉米中同樣觀 察到胚乳對幼苗PAL活性的調(diào)節(jié)作用，從而 認(rèn)為在禾本科植物中具有普遍意義；而在雙 子葉植物西瓜、綠豆、油菜等的子葉中，除在 西瓜中觀察到子葉對幼苗PAL的調(diào)節(jié)功能 外，其他植物中沒有觀察到此功能。從貯藏組71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpYki.nct亞展汗己劇?1994-2015 C

31、hina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:Awv?1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:AwvP.AI. IR P.A1.-1.i/PAL I)N.E> 0'PAL-1PAL-1RPAL-II eIpal,只它產(chǎn)物圖2植物體內(nèi)苯丙烷類代謝訓(xùn)控示意圖PAL mRNA- PAL mRX；Wzi I?1994-2015 China Acad

32、emic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:Awv織來說雙子葉植物子葉與單子葉植物胚乳作 為營養(yǎng)貯裁器官雖有類同的性質(zhì)，但子葉尚 具光合作用功效'因此雙子葉植物子葉的調(diào) 節(jié)作用要出單子葉植物的胚乳復(fù)雜得多。苯丙烷類代謝途徑酶系除自然降解、鈍 化因子和調(diào)節(jié)因子調(diào)控外，還可能受其產(chǎn)物 的影響。已知的反應(yīng)產(chǎn)物反式肉桂酸能反饋 抑制PAL的活性。這種酶活性的抑制同爾活 性部位脫氫丙氨?；膯适Ш蜏p少相伴隨, 其機(jī)理可能是對脫氫丙氨酰殘基的修飾】。2. 外界因子對苯丙烷類代謝酶系調(diào)控苯丙烷類代謝酶系是誘導(dǎo)

33、酶。各種類型 的光（白光、紅光、藍(lán)光、紫外光）、機(jī)械傷害、 外源植物激素、懸浮培養(yǎng)細(xì)胞稀釋、病原菌感 染和瑟素處理都能誘導(dǎo)PAL的活性。由于 其他兩個(gè)酶兀,CA4H）活性變化與PAL 活性變化存左著伴隨性糾他附3巴所以這些 因子也同樣誘導(dǎo)CA4II和4CL活性。表2 列舉不同因子對不同植物PAL的誘導(dǎo)（因病 原菌誘導(dǎo)上文已有陳述,不再列入）。實(shí)驗(yàn)證明，各種因子對苯丙烷類代謝酶 系活性的誘導(dǎo)還存在著相互關(guān)系。如我們在 切傷誘導(dǎo)甘粵塊根切片PAL和CA4H活性 增髙時(shí)，發(fā)現(xiàn)植物激素IAA、BAP、乙烯能再 刺激增加PAL和CA4H活性;而BAP的效表2阿因子時(shí)押鈾PAL會(huì)倉導(dǎo)C33,姒傾、整物種類

34、誨導(dǎo)因子馬鈴薯塊荃電光歐芹懸浮堀胞紫外光用釋小黃瓜幼苗貫光甘薯塊根切割、IAA、BAP、乙烯白光、乙炳菜豆懸浮紳胞2,4D、KT、白光、柚釋、（JA煙草懸浮址陋6-BA玉米幼苗紋光尾穗范裁化苗KT、匹光應(yīng)又可被照射紅光而增強(qiáng)山。在尾穗范黃化 苗PAL與貢紅素積累的栢關(guān)性研究中，也觀 察到光對激動(dòng)素的刺激作用有増效現(xiàn)象。各種因子對PAL, 4CL, OA4H的誘導(dǎo) 可以被抑制核酸和蛋白質(zhì)合成的放線前索 D （actinomycin D）和亞胺環(huán)己 （cyclo- heximide）所抑制，說明各種因子是刺激酶的 重新合成，這已為蘿b（19向日葵】、小黃 瓜吧歐芹爾大麥泗以及我們的水稻、甘 薯、尾

35、穗范的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。用放射性標(biāo)記 示蹤和密度標(biāo)記法也同樣證明酶活性的增髙 是體內(nèi)重新合成的結(jié)果。應(yīng)用免疫沉淀等方 法進(jìn)一步表明，誘導(dǎo)因子促進(jìn)酶的合成是由 于刺激了爾蛋白mRNA的形成剛。醃活 性變化利酶專一性的核糖體mRNA的變化 相一致”叫這些研究結(jié)果均表明，外界因子 是在轉(zhuǎn)錄水平上對酶活性進(jìn)行調(diào)控的。對植物休內(nèi)苯丙烷類代謝的調(diào)控，根據(jù) 已有知識可綜合如圖2表示之。但是對此途 徑調(diào)控機(jī)理的認(rèn)識還需深入研究。參考文獻(xiàn)1王敬文、薛應(yīng)竟，植物生理學(xué)報(bào)1982, 7(4)： 373. C王敬文.薛應(yīng)龍,軌物生理手報(bào)1982, 8(1): 35. C S I王敬文，薛應(yīng)龍,軌紡生理學(xué)後1982, 8(3

36、)： 237. 4薜應(yīng)龍等，軌的生理學(xué)報(bào)1983, 0(3" 301. 5J應(yīng)初衍、薛應(yīng)龍，扯物生理學(xué)報(bào)1984, 10(3)： 241. 6應(yīng)初衍，境幼土巫學(xué)通訊1984(6): 45 門 歐陽光察等，11揚(yáng)生理學(xué)報(bào)1985, 11(2):204.8應(yīng)初衍，植物土理學(xué)道訊1985(6)： 1 們 楊家書等,尷的啟理學(xué)報(bào)1986, 16(3)： 169. Liu余沛濤、薛應(yīng)懸往軸生理學(xué)通訊1986(1)： 37.M余沛濤，薛應(yīng)龍川物生理手報(bào)1986, 12：14 ：21薛應(yīng)龍，農(nóng)業(yè)生物化學(xué)(中國生物化學(xué)學(xué)會(huì)專題討論會(huì)文集(3),科學(xué)出扳社1986, 34頁13應(yīng)初衍等，軌場生戊學(xué)報(bào)1

37、987, ：100 14J歐陽光察等皿物生理牛報(bào)1987, 13：122 11歐陽光察峯1£杓生理手逋訊1987：40 16j Asada Y. 8ey Plant Prot Res 1975, & 104. 17J Bell AA Ar.n Rev Plant Phytol 1981, 32: 21. LJS Billett EE et al. Biochim Biophys Acta 1978, 524：21919： Biondel JD d al. FEBS LETTERS 1973, 36 ;2): 239.20 . Bolwe) GB d al. Eur J Bio

38、chim 1985a, 149: 411.21 rioJweU GB 比 al. Eur J Bioch伽 1985b, 148： 571. 321 Bolwell GB a at Planla 1986, 109: 97.23 Camm EL> Towers GHN. Phytochemistry 1973. 12: 96724 Cbappell J, Uablbrock K. Nature 1984, 311： 76.25 Cramer CL d al. Science 1985b, 227： 1240.26 Darvill AG： Albsrsheim P. Ann Bev Pla

39、nt Phytol 1984, 35: 248.27 Ebel J In Harborne JB, Mabry TJ(od) The flavonoids Great Britain uni Press 1975, p. 641.28 Ebel J, Schmidt WE. Arch Bioch&m Biophys 1984, 232: 240.29 Edwards K d al. Proc Xatl Acad Set USA 1985, 82: 6731.30 Fukuda H, Komamine A. Planta 1982, 155： 323.31 Grand C et cl.

40、Planta 1983, 158: 225.321 Gupta SC, Creacy LL. Physiol Plant 1984,02:260.33 Hanson KR, Havir EA Tn Conn EE (cd) The Biochemistry of Plants 1981, 7： 577.34 Heinzinann U> Seitz U. Flanta 1977, 135: 68.35 James DJ et al. Ann Dot (bond) 1980.4S :457.36 Jones DH, Noxthcote. Phytochemistry 1984, 23(7):

41、 1349.37： Kchrel B, Wiermana R Pinta 1985, 163:183.381 Kimmins WC, Wuddah D Phj/topathology 1977, 67： 1012.39 Knobloch KH, nahkbrock K. Eur J Biochem J 975, 52: 311.40 Krause J. Z PflaRzenphysiol 1979, Bd. 93. S 414. 4JL? Krause J. Z Pjlanphysiol 1978, Bd. 90. S- 319. 421 Kuc1 J.來華演講集，山東農(nóng)址大學(xué)L98J43j Kuhu DN et al. Proc Natl Acad Sci USA 1984, 81:1102.44 Lawton MA et al. Bicchim Biophy Acta 1980, 633: 16245 Legrand M. In Callow JA(ed) Biochemical Plaut Pathology. John Wiley &