茉莉花PAL基因家族的多基因组鉴定与表达分析

张宇航 谷梦雅 洪雅萍 林宏政 金珊 叶乃兴

摘要：  為深入探究茉莉花PAL基因家族的功能及在香气成分形成中的作用，本研究以福州单瓣茉莉花、双瓣茉莉花和重瓣茉莉花基因组数据为基础，利用生物信息学方法及实时荧光定量PCR技术，对JsPAL基因家族进行多基因组分析。结果表明，在单瓣茉莉花、双瓣茉莉花和重瓣茉莉花全基因组中分别鉴定出4个、1个和4个PAL家族基因，JsPAL家族成员均具有丙氨酸-丝氨酸-甘氨酸（Ala-Ser-Gly）组成的三肽活性中心。共线性分析发现单瓣茉莉花、重瓣茉莉花和拟南芥的PAL基因间的共线性关系与双瓣茉莉花相比更强；系统发育树分析结果显示，JsPAL基因家族分布在2个亚家族中。JsPAL基因启动子区域存在大量与胁迫响应、激素响应、光响应和植物生长相关的顺式调控元件。荧光定量分析结果表明，JsPAL在茉莉花组织中存在特异性表达，多数JsPAL在花中的相对表达量高于其他组织；大多数JsPAL基因在福州单瓣茉莉花中的相对表达量高于双瓣茉莉花；福州单瓣茉莉花中  SP_JsPAL2  、  SP_JsPAL4  、  MP_JsPAL1  和  MP_JsPAL3  在其花朵预开放期（F3）的相对表达量显著高于其他时期，双瓣茉莉花中  DP_JsPAL1  在F3阶段的相对表达量也较高；  SP_JsPAL1  和  SP_JsPAL2  与2-苯乙醇和苯乙醛含量呈显著正相关，其中  SP_JsPAL1  还与苯甲醛含量呈显著正相关。说明，JsPAL可能在茉莉花的发育中起重要作用，  SP_JsPAL2  、  SP_JsPAL4  、  MP_JsPAL1  、  MP_JsPAL3  和  DP_JsPAL1  可能对福州单瓣茉莉花、双瓣茉莉花的香气成分形成具有重要的调控作用，  SP_JsPAL1  可能对福州单瓣茉莉鲜灵香气的形成具有重要作用。

关键词：  茉莉花； 苯丙氨酸解氨酶（PAL）； 表达分析； 多基因组

中图分类号：  S685.16    文献标识码： A    文章编号：  1000-4440（2024）03-0403-12

Multi-genomic identification and expressional analysis of PAL gene family in Jasminum sambac

ZHANG Yu-hang， GU Meng-ya， HONG Ya-ping， LIN Hong-zheng， JIN Shan， YE Nai-xing

（College of Horticulture， Fujian Agriculture and Forestry University/Key Laboratory of Tea Science at Universities in Fujian Province， Fuzhou 350002， China）

Abstract：  To deeply investigate the function of the PAL gene family in Jasminum sambac and its role in the formation of aroma components， multi-genomic analysis of JsPAL gene family was conducted by bioinformatics methods and quantitative real-time PCR technology based on the genomic data of single-petal J. sambac， double petal J. sambac and multi-petal J. sambac from Fuzhou. The results showed that four， one and four PAL family genes were identified from the whole genome of single-petal J. sambac， double petal J. sambac and multi-petal J. sambac， respectively. All members of the JsPAL family had a tripeptide active center composed of alanine-serine-glycine （Ala-Ser-Gly）. Collinearity analysis revealed that the collinear relation of PAL gene between single-petal J. sambac， multi-petal J. sambac and Arabidopsis thaliana was stronger compared with that of double-petal J. sambac. Analysis of phylogenetic tree showed that the JsPAL gene family was distributed in two subfamilies. There were many cis-regulatory elements that were related to stress response， hormone response， light response and plant growth in the promoter region of JsPAL genes. The results of fluorescence quantification analysis showed that JsPAL was specifically expressed in J. sambac tissues， and the relative expression of the majority JsPALs in flowers were higher than in other tissues. The relative expression of the majority JsPAL genes in Fuzhou single-petal J. sambac was higher than in double-petal J. sambac. The relative expressions of   SP_JsPAL2， SP_JsPAL4， MP_JsPAL1   and   MP_JsPAL3   in the pre-opening stage （F3） of Fuzhou single-petal J. sambac were higher than in other stages， the relative expression of   DP_JsPAL1   in the F3 stage of Fuzhou double-petal Jasminum sambac was also high.   SP_JsPAL1   and   SP_JsPAL2   were positively correlated with 2-phenylethanol and phenylacetaldehyde contents， and   SP_JsPAL1   was also positively correlated with benzaldehyde content. The results indicated that JsPALs may play an important role in flower development of J. sambac， and   SP_JsPAL2， SP_JsPAL4， MP_JsPAL1， MP_JsPAL3   and   DP_JsPAL1   may have important regulatory roles in the formation of aroma components in Fuzhou single-petal J. sambac and double-petal J. sambac. Moreover，   SP_JsPAL1   may play an important role in the formation of fresh spirit aroma of Fuzhou single-petal J. sambac.

Key words：  Jasminum sambac； phenylalanine ammonia-lyase （PAL）； expressional analysis； multi-genomic

茉莉花[Jasminum sambac（L.）Ait]为木樨科（Oleaceae）素馨属（Jasminum Linn）常绿灌木，是一种典型的气质花，其香气随着花朵的盛开而逐渐释放[1]。茉莉花品种可以根据其花型结构划分为单瓣（Single-petal type of J. sanmbac）、双瓣（Double-petal type of J. sanmbac）和重瓣（Multi-petal type of J.sanmbac）3种类型[2]。香气是评定茉莉花品质优劣的重要指标之一，苯丙烷类化合物是茉莉花香气的重要组成成分，其主要包括：乙酸苄酯、苯甲酸苄酯、苯甲酸甲酯、苯甲醇及水杨酸甲酯等[3]。

苯丙氨酸解氨酶（PAL）在植物、真菌、酵母和藻类中广泛存在。它是连接生物初级代谢和苯丙烷类代谢、催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶，是苯丙烷代谢的关键酶和限速酶[4]。PAL在植物中对香气形成具有重要的调控作用，郭莹等[5]鉴定矮牵牛花朵中的挥发性物质及PAL基因的表达量，发现PAL参与调控矮牵牛花香物质的合成。王莎[6]在对美花石斛香气成分进行研究时发现PAL基因与美花石斛香气的产生密切相关。截至目前，PAL基因已经在多个物种中被发现和鉴定，例如拟南芥[7]、水稻[8]、小麦[9]、玉米[10]、葡萄[11]等，这些研究结果表明PAL基因对植物的抗逆、抗病虫害、木质化等过程均具有重要意义。此外，PAL基因在云锦杜鹃[12]、一品红[13]等植物组织中存在特异性表达，在茉莉花中也不例外，课题组前期通过基因克隆得到JsPAL[14]和  JsPAL2  [15]基因，分析发现JsPAL在茉莉花花瓣和花蕾中的表达量显著高于根、茎、叶中的表达量，并推测在茉莉花开放过程中茉莉花香强度与JsPAL的表達量可能具有关联性。

JsPAL在茉莉花苯丙烷类代谢中的作用尚不清楚，且茉莉花中的JsPAL基因数量仍不明确。福州单瓣茉莉的香气鲜灵悠长，双瓣茉莉的香气浓烈，重瓣茉莉的香气较弱[16]。课题组前期利用广泛靶向代谢组学技术对福州单瓣茉莉和双瓣茉莉的非挥发性代谢物进行了研究，发现福州单瓣茉莉和双瓣茉莉花器官之间具有348种差异代谢物，且这些差异代谢物多富集于类黄酮生物合成通路上[17]。陈梅春等[18]研究发现福州单瓣茉莉香气成分中苯甲醇含量高于双瓣茉莉，而乙酸苄酯含量低于双瓣茉莉。苯甲醇对茉莉花的清香香气具有一定作用，乙酸苄酯能够影响茉莉花香气的馥郁程度[18]，而PAL作为苯甲醇和乙酸苄酯在苯丙烷代谢途径中的上游基因，可能参与调控二者的生物合成。本研究基于课题组前期得到的单瓣茉莉花、双瓣茉莉花[19]以及重瓣茉莉花基因组数据[20]鉴定出JsPAL基因家族，并利用生物信息学方法对JsPAL基因家族进行多基因组学分析。通过实时荧光定量技术，检测JsPAL基因在福州单瓣茉莉花和双瓣茉莉花不同开花时期及在双瓣茉莉花不同组织中的表达模式，并对JsPAL在福州单瓣茉莉花和双瓣茉莉花不同开花时期的相对表达量进行比较，为完善JsPAL基因家族的研究及其对不同瓣型茉莉花香气的影响提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

以自然生长状态下的福州单瓣茉莉花（SP）和双瓣茉莉花（DP）作为试验材料，于2022年7-8月取自福建农林大学茉莉花种质资源圃。将茉莉从花蕾期到花完全开放的过程分为4个阶段：（1）花蕾期（F1）；（2）花苞期（F2）；（3）预开放期（似虎爪状）（F3）；（4）开放期（F4）。此外，取双瓣茉莉花的根、茎、嫩叶、成熟叶和花等不同组织，作为茉莉花PAL基因家族组织表达分析的材料。以上材料设置3次重复，用锡箔纸包裹并使用液氮速冻后，放置于-80 ℃超低温冰箱中保存，用于后续RNA的提取。

1.2 茉莉花PAL基因家族成员的鉴定

本研究基于课题组前期获得的单瓣茉莉花、双瓣茉莉花及重瓣茉莉花全基因组数据[19-20]，对茉莉花中PAL基因进行鉴定。从Pfam网站（http：//pfam.xfam.org/）下载PAL结构序列PF00221的隐马尔科夫模型，使用HMMER 3.0（http：//hmmer.janelia.org）软件建立HMM模型进行同源序列的鉴定。使用 CDD（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd/）和 SMART（http：//smart.embl-heidelberg.de/）确认候选序列具有完整的PAL特征结构域（编号：PLN02457）。利用ExPASy 网站的ProtParam工具（https：//web.expasy.org/protparam）对JsPAL蛋白质的理化性质进行分析。利用Plant-mPloc（http：//www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant-multi/）网站进行亚细胞定位预测。

1.3 茉莉花PAL基因家族染色体定位及共线性分析

使用TBtools软件绘制JsPAL家族成员在染色体上的定位分布图，并按照其在染色体上的位置，按序命名。使用Ensembal plants（https：//ensembl.gramene.org/ Index.html）数据库下载拟南芥的基因序列及其注释文件，利用单瓣茉莉花、双瓣茉莉花和重瓣茉莉花基因组及其注释文件在TBtools软件上获取基因密度、基因位置和共线性相关信息，最后使用TBtools的Advanced Circos功能分析单瓣茉莉花、双瓣茉莉花、重瓣茉莉花和拟南芥PAL基因家族的共线性。

1.4 茉莉花PAL基因家族系统发育树的构建

下载拟南芥[7]、水稻[8]、玉米[10]、山茶花[21]、葡萄[11]的PAL家族成员的蛋白质序列，利用MEGA7.0软件对JsPAL家族成员进行系统发育树分析，采用邻接法（NJ）构建系统发育树，Boostrap设置为1 000，得到newick文件后再使用Evolview网站进行美化。

1.5 茉莉花PAL基因结构、蛋白质保守基序与保守结构域的比较分析

在MEME（https：//meme-suite.org/meme/tools/meme）网站上分析JsPAL家族成员的保守基序。在GSDS（http：//gsds.cbi.pku.edu.cn/）网站分析JsPAL内含子和外显子的组成。利用DNAMAN软件对JsPAL基因家族成员进行多序列比对，最后使用WebLogo（http：//weblogo.berkeley.edu/logo.cgi）网站进行保守结构域的可视化。

1.6 茉莉花PAL基因启动子顺式作用元件分析

利用TBtools软件提取JsPAL起始密码子上游2 000 bp的基因序列，而后在PlantCARE（http：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）网站进行顺式作用元件预测分析，并使用TBtools制作热图。

1.7 实时荧光定量PCR分析

分别提取不同时期采摘的茉莉花瓣及茉莉花不同组织的RNA。引物（表1）设计、荧光定量试验及数据分析具体方法参考洪雅萍等[1]的研究。将得到的数据用 2-△△Ct 算法进行分析，使用SPSS 24.0软件进行差异显著性分析（α=0.05），然后用TBtools和Prism8软件作图。基于本课题组前期研究结果，得到福州单瓣茉莉和双瓣茉莉不同阶段的香气成分含量[22]，将福州单瓣茉莉和双瓣茉莉不同阶段的香气成分含量与其不同开放阶段的PAL基因相对表达量进行关联分析。

2 结果与分析

2.1 茉莉花PAL基因家族的全基因组鉴定

经过隐马尔科夫模型的搜索和NCBI网站的比对，删除结构域不完整的序列后，在单瓣茉莉花、双瓣和重瓣茉莉花全基因组中分别鉴定出4个、1个和4个PAL家族基因。对JsPAL基因进行染色体定位分析，结果（图1）表明，单瓣茉莉花PAL基因在SP_Chr04和SP_Chr12染色体上；双瓣茉莉花PAL基因在DP_Chr04染色体上；重瓣茉莉花PAL基因在MP_Chr09和MP_Chr13染色体上，呈现出串联重复的形式。在SP_Chr04、MP_Chr09染色体上各有3个基因，其余染色体上均只有1个基因。根据JsPAL基因在染色体上的位置分布，按顺序将其分别命名为  SP_JsPAL1  ～  SP_JsPAL4  （单瓣）;  DP_JsPAL1  （双瓣）;  MPJsPAL1～MP_JsPAL4  （重瓣）（表1）。JsPAL基因家族的氨基酸长度为679～712 aa，相对分子质量为73 890～77 750，理论等电点为5.73～6.41（表2）。所有JsPAL蛋白的理论等电点均小于7.00，表明JsPAL为酸性蛋白质。所有JsPAL的亲水性平均系数（GRAVY）平均值均小于0，具有亲水性。亚细胞定位研究发现所有JsPAL均定位于细胞质。

2.2 茉莉花PAL基因家族系统发育分析

为了研究植物中PAL基因家族的系统发育关系，使用来自拟南芥、水稻、玉米、山茶花、葡萄的PAL家族蛋白质构建了系统发育树（图2）。根据系统发育树可以将JsPAL分为5个亚家族（PAL-a～PAL-e），PAL-c和PAL-d包含了所有的JsPAL蛋白家族成员。除了SP_JsPAL4、MP_JsPAL4在PAL-c中，其余JsPAL蛋白均在PAL-d中。茉莉花PAL蛋白主要集中在PAL-c和PAL-d，PAL-a和PAL-b类群由水稻和玉米PAL蛋白成員组成，PAL-c和PAL-d类群由山茶花、茉莉花、葡萄和拟南芥PAL蛋白成员组成，PAL-e类群全部由葡萄PAL蛋白成员组成。以上结果表明，茉莉花与山茶花、拟南芥这些双子叶被子植物PAL基因亲缘关系较近，而与水稻、玉米等单子叶植物PAL基因亲缘关系较远。

2.3 茉莉花PAL基因家族共线性分析

基于单瓣茉莉花、双瓣茉莉花、重瓣茉莉花和拟南芥PAL基因的共线性分析结果（图3），在茉莉花种内共线性关系中发现了4对片段复制基因，分别为  SP_JsPAL1  和  DP_JsPAL1、SP_JsPAL2和MP_JsPAL2、SP_JsPAL3和MP_JsPAL1、SP_JsPAL4和MP_JsPAL4  ，表明JsPAL家族某些成员之间具有相似的基因功能。在茉莉花和拟南芥2个物种的PAL基因家族中发现了6对JsPAL/AtPAL处于共线性区域，分别是  MP_JsPAL1/AtPAL1、MP_JsPAL1/AtPAL2、MP_JsPAL4/AtPAL3、SP_JsPAL4/AtPAL3 、SP_JsPAL3/AtPAL1、SP_JsPAL3/AtPAL2  ，重瓣茉莉花与拟南芥有3对同源基因，单瓣茉莉花与拟南芥有3对同源基因，双瓣茉莉花与拟南芥间不存在同源基因对。以上结果说明，SP_JsPAL和MP_JsPAL之间具有较紧密的共线性关系，其与  DP_JsPAL1  之间无共线性关系；单瓣茉莉花、重瓣茉莉花和拟南芥的PAL基因家族具有相对更近的同源进化关系，且这些同源基因对成员之间可能具有相似的功能。

2.4 茉莉花PAL保守基序（Motif）和基因结构的比较分析

蛋白质保守基序分析结果（图4B）显示，所有JsPAL家族成员均含有Motif 1～Motif 18，表明JsPAL蛋白结构相似度极高。在Motif16中含有PAL基因的活性序列ASG，且所有JsPAL成员中均含有Motif 16，推测其在维持PAL蛋白结构功能方面具有重要意义。JsPAL基因的结构（图4C）显示，所有JsPAL家族成员均含有外显子和内含子，除  MP_JsPAL2  具有3个外显子外，多数JsPAL基因具有2个外显子。Motif分析和基因结构分析结果表明，JsPAL基因家族具有高度相似的保守基序，且在同一亚家族中的JsPAL具有相似的基因结构。

2.5 茉莉花PAL家族序列比对及保守结构域分析

利用DNAMAN进行JsPAL基因家族多重蛋白质序列比对（图5），JsPAL基因编码的氨基酸序列中均含有图中横线上PAL的活性位点GTITASGDLV（L）PLSYIAG，该位点包含图5中矩形框圈出的PAL家族普遍存在的由丙氨酸-丝氨酸-甘氨酸（Ala-Ser-Gly）组成的三肽活性中心。通过序列比对，发现JsPAL在活性位点上高度保守，所有JsPAL家族成员均具有Ala-Ser-Gly组成的三肽活性中心。

2.6 茉莉花PAL基因启动子顺式作用元件分析

顺式作用元件在植物生长发育中对调控基因转录有重要作用，启动子顺式作用元件分析结果（图6）表明，JsPAL基因上游2 000 bp启动子区域有大量顺式调控元件。在JsPAL启动子区域鉴定出4种胁迫响应元件，8种激素响应元件，19种光响应元件，4种植物生长相关元件。其中参与胁迫响应的元件有干旱诱导型启动子（MBS）、厌氧诱导型启动子（ARE）、低温诱导表达型启动子（LTR）、防卫和胁迫诱导型启动子（TC-rich repeats）等，参与激素响应的元件有茉莉酸甲酯响应顺式调控元件（TGACG-motif与CGTCA-motif）、参与脱落酸应答启动子（ABRE）、赤霉素响应元件（TCA-element、P-box）、生长素响应元件（TGA-element、AuxRR-core），参与植物生长调节的元件有分生组织表达调控元件（CAT-box）、玉米醇溶蛋白代谢调控元件（O2-site）、昼夜节律调控元件（Circadian）和胚乳表达调控元件（GCN4-motif），此外还有大量光响应顺式作用调控元件（G-box、BOX4等）。以上结果表明，JsPAL基因家族与茉莉花的生长发育、激素响应和胁迫响应密切相关。此外，在上游2 000 bp启动子区域中，  DP_JsPAL1  启动子元件数量较少，SP_JsPAL和MP_JsPAL启动子元件数量较多。

2.7 茉莉花PAL基因家族组织特异性表达分析

使用实时荧光定量PCR技术鉴定JsPAL基因家族成员在茉莉花不同器官中的表达情况，以茎的相对表达量作为对照，结果（图7）显示，  SP_JsPAL2、SP_JsPAL3、SP_JsPAL4、DP_JsPAL1、MP_JsPAL3  和  MP_JsPAL4  在茉莉的花中高表达，而在茎、根、成熟叶和嫩叶中的相对表达量普遍较低，说明这些基因可能在花的发育中起关键作用。此外，  SP_JsPAL1  在根中的相对表达量高于其他组织，  MP_JsPAL2  在成熟叶中的相对表达量高于其他组织。SP_JsPAL和  DP_JsPAL1  在花中的相对表达量总体上高于MP_JsPAL。以上分析结果表明，多数JsPAL在茉莉花花的生长发育中具有重要作用，且JsPAL具有较强的组织表达特异性。

2.8 茉莉花PAL基因家族在福州单瓣茉莉花和双瓣茉莉花不同开花阶段的表达模式分析

为探究JsPAL基因在不同瓣型茉莉花中表达模式的差异，对JsPAL基因家族在不同开花时期的福州单瓣和双瓣茉莉花中的相对表达量进行分析。结果（图8）显示，除福州单瓣茉莉花  SP_JsPAL3和MP_JsPAL2  在不同开花时期的相对表达量无显著差异外，多数福州单瓣茉莉花与所有双瓣茉莉花在不同开花时期的JsPAL相对表达量均有显著差异；部分JsPAL在福州单瓣茉莉花F3阶段的相对表达量显著高于其他阶段，如  SP_JsPAL2、SP_JsPAL4、MP_JsPAL1  和  MP_JsPAL3  ；双瓣茉莉花  DP_JsPAL1  在F3阶段的相对表达量最高；福州单瓣茉莉花中，相对表达量最高的是  SP_JsPAL2  的F3阶段，约为其F1阶段相对表达量的8.8倍，且SP_JsPAL的相对表达量总体上高于MP_JsPAL和  DP_JsPAL1  ；双瓣茉莉花中，相对表达量最高的是  DP_JsPAL1  的F3阶段，约为其F1阶段相对表达量的1.5倍。多数JsPAL基因在福州單瓣茉莉花中整体相对表达量高于双瓣茉莉花。将福州单瓣和双瓣茉莉不同阶段的香气成分含量与其不同开放阶段的PAL基因相对表达量进行关联分析（图9），结果显示，  SP_JsPAL1  和  SP_JsPAL2  与2-苯乙醇和苯乙醛含量呈显著正相关，其中  SP_JsPAL1  还与苯甲醛含量呈显著正相关。

3 讨 论

目前，关于茉莉花基因的研究主要集中于萜类化合物合成途径中的关键酶，例如，萜类合成酶（TPS）[1]、甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶（MVD）[23]、大根香叶烯合成酶（GDS）[24]、牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶（GGPPS）[25]等，但对苯丙烷类化合物合成途径中重要基因的研究还不够深入。本研究分别从单瓣茉莉花、双瓣茉莉花和重瓣茉莉花的基因组数据库中鉴定出4个、1个和4个PAL基因家族成员。通过染色体定位分析发现JsPAL基因家族分布在5条染色体上，且呈现出串联重复的形式，说明JsPAL基因在进化过程中可能经历了若干次的基因复制扩增事件[11]。此外，序列比对结果显示，JsPAL均包含1个由丙氨酸-丝氨酸-甘氨酸（Ala-Ser-Gly）组成的三肽活性中心，其能够通过脱水产生4-甲基咪唑酮-5-酮（MIO），MIO能够影响PAL的活性[26]，缺少此三肽活性中心会导致PAL活性降低甚至失去酶活性。系统发育树分析结果显示，茉莉花PAL基因与拟南芥和山茶花的亲缘关系比与水稻和玉米的亲缘关系紧密，在同源关系比对中发现，单瓣茉莉花、重瓣茉莉花和拟南芥间较双瓣茉莉花和拟南芥间具有更强的同源进化关系。鉴于茉莉花PAL基因和拟南芥PAL基因的同源性，推测同一亚家族中的PAL同源基因对可能发挥相似功能，拟南芥  AtPAL1和AtPAL2  参与调控类黄酮生物合成，  AtPAL4  与木质素的合成有关[27-28]。推测其同源基因  MP_JsPAL1和SP_JsPAL3  可能参与类黄酮的生物合成。

PAL基因在植物组织中存在特异性表达，苹果的PAL基因家族中  MdPAL1和MdPAL5  在花和叶中的表达量较高，  MdPAL3  在茎和果中的表达量较高[29]；云锦杜鹃RhPAL相对表达量在芽中最高，在老叶中最低[12]。孙君等[14]通过检测茉莉花开放过程中JsPAL相对表达量的变化，发现茉莉花在半開放阶段PAL相对表达量最高，随着时间的推移相对表达量逐渐降低，并推测茉莉花花香强度与JsPAL的相对表达量有关。本研究中，除  SP_JsPAL1  和  MP_JsPAL2  外，多数JsPAL在茉莉花的花中相对表达量最高，在根、茎、成熟叶和嫩叶中的相对表达量较低。与孙君等[14]的结果相似，推测JsPAL在茉莉花的生长发育中具有重要的调控作用。  SP_JsPAL1  在茉莉花根中的相对表达量最高，  MP_JsPAL2  在茉莉花成熟叶中的相对表达量最高，推测二者可能在茉莉花根和叶的生长发育中起重要调控作用。

苯丙烷类化合物是茉莉花香气物质的主要组成部分，它是由PAL催化苯丙氨酸生成反式肉桂酸后，通过羟基化、酰基化和甲基化等反应步骤后形成的各类挥发性物质[30]，主要包括乙酸苄酯、苯甲醇、苯甲酸苄酯、苯甲酸甲酯和水杨酸甲酯等[3]。牵牛花PAL家族基因在苯丙烷代谢途径中对乙酸苄酯和苯甲醇的合成起重要的调控作用[31]，推测茉莉花PAL家族基因对二者具有相似的调控作用。JsPAL在茉莉花不同开花时期的相对表达量具有显著差异，高丽萍等[3]发现JsPAL基因相对表达量在茉莉花半开放时较开放初期有显著提高；张芊[32]和熊青等[15]发现在茉莉花预备开花阶段JsPAL基因相对表达量随着时间的推移递增，在茉莉花初开放时PAL相对表达量达到峰值，随后呈下降趋势；本研究结果显示，福州单瓣茉莉花  SP_JsPAL3  、  SP_JsPAL4  和  MP_JsPAL1  的相对表达量在F1至F3阶段递增，在F4阶段呈下降趋势，推测茉莉花花香强度在F1至F3阶段递增，在F3阶段达到峰值后逐渐下降，与张芊[32]和熊青等[15]的研究结果基本一致。本研究对JsPAL在福州单瓣茉莉花和双瓣茉莉花不同开花时期的相对表达量分析结果表明，  SP_JsPAL2、SP_JsPAL4、MP_JsPAL1  和  MP_JsPAL3  在福州单瓣茉莉花F3时期的相对表达量较高，  DP_JsPAL1  在双瓣茉莉花F3时期的相对表达量较高。推测  SP_JsPAL2、SP_JsPAL4、MP_JsPAL1  和  MP_JsPAL3  对福州单瓣茉莉花中苯丙烷类化合物的形成具有重要作用，  DP_JsPAL1  对双瓣茉莉花中苯丙类化合物的合成起重要作用，且可能参与调控茉莉花香气的形成。此外，JsPAL的相对表达量与花香强度相关[14]，JsPAL在福州单瓣茉莉花中的整体相对表达量高于双瓣茉莉花，暗示福州单瓣茉莉花花香强度高于双瓣茉莉花，这与郭素枝等[33]的研究结果基本一致。苯甲醛是苯丙氨酸通过PAL脱氨后合成肉桂酸，再由肉桂酸直接合成的，而2-苯乙醇和苯乙醛是由苯丙氨酸通过其他途径生成的；苯甲醛可以通过氧化合成苯甲酸，苯甲酸是挥发性苯甲酸甲酯和水杨酸甲酯的前体物质[34]。此外，苯甲醛还可以直接合成苯甲醇，苯甲醇是影响茉莉花的清香香气的重要物质，且其在福州单瓣茉莉中的含量较高[18]，本研究中  SP_JsPAL1  相对表达量与苯甲醛含量呈显著正相关，表明  SP_JsPAL1  可能对福州单瓣茉莉鲜灵香气的形成具有重要作用。

4 结 论

本研究基于福州单瓣茉莉花、双瓣茉莉花和重瓣茉莉花全基因组数据，对茉莉花PAL基因进行鉴定，分别得到4个、1个和4个具有完整结构域的茉莉花PAL基因。茉莉花PAL家族基因主要在花中高表达，且  SP_JsPAL2、SP_JsPAL4、MP_JsPAL1  和  MP_JsPAL3  可能在福州单瓣茉莉花香气形成过程中具有重要调控作用，且  SP_JsPAL1  可能对福州单瓣茉莉鲜灵香气的形成具有重要作用。  DP_JsPAL1  可能参与调控双瓣茉莉花香气的形成。此外，SP_JsPAL、  DP_JsPAL1  和  MP_JsPAL  在茉莉花不同组织及不同开花时期的表达模式有差异。后续将对部分在茉莉花中相对表达量差异明显的基因进行功能验证，深入探究JsPAL基因家族成员在茉莉花香气形成中的作用。

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（责任编辑：陈海霞）