植物发病有关的酶类

酚类代谢相关酶在植物抗病中的作用

姓名：刘立娟 学号：21014107 学院：环资学院 专业：植物营养学

摘要：病原生物侵染植物体后，寄主植物体内的次生代谢发生变化，酚类化合物作为重要的次生代谢物质，与植物的抗病性有密切的关系。而酚类代谢相关酶（苯丙氨酸解氨酶PAL、多酚氧化酶PPO、过氧化物酶POD）在酚类化合物的合成和氧化过程中起着重要的作用。通过阅读文献，分析了酚类代谢相关酶在植物抗病中的作用，总结如下。

关键词：病原生物 苯丙氨酸解氨酶 多酚氧化酶 过氧化物酶

Abstract:The secondary metabolism changes when pathogenic organism infect post-plant.Phenolic compounds are the important secondary metabolic substances,which have closed relationship with disease resistance of plant.Meanwhile the enzymes related with phenolic metabolism(Phenylalanine ammonia-lyase, peroxidase, polyphenol oxidase) play important roles in synthesis and oxidation of phenolic metabolism.There are conclusions as follow by reading books about the function of phenolic substances in the process of disease resistance. Key works:pathogenic organism, Phenylalanine ammonia-lyase, peroxidase,

polyphenol oxidase

植物在整个生长发育过程中，常常受到各种潜在的病原生物侵染或逆境的影响（如盐碱、高温、重金属离子和干旱等等环境中的物理和化学因子）。在植物和病原生物相互作用的过程中，寄主植物体内代谢常常会发生变化，其中酚类化合物次生代谢变化是寄主植物代谢变化中显著的，而酚类化合物的合成和氧化与苯丙氨酸解氨酶PAL、多酚氧化酶PPO、过氧化物酶POD这三种酶有着密切的关系。进而大量研究从此入手，对苯丙氨酸解氨酶PAL、多酚氧化酶PPO、过氧化物酶POD进行分析，从而得出植物抗病过程中各种酶的变化及抗病中的作用，从而提高植物的抗病功能。 一、酚类化合物的合成及在抗病中的作用

酚类化合物是氧化磷酸化的解偶联剂，由碳水化合物代谢衍生而来，称为

次生植物物质(secondary plant substance)，是木质素的合成前体。 （一）酚类化合物的合成途径

L-苯丙氨酸→反式肉桂酸→对香豆酸→咖啡酸→阿魏酸→芥子酸，为木质素合成提供前体。

酚类化合物也可经乙酸合成途径合成。 （二）酚类化合物在抗病中的作用

酚类化合物是植物体内重要的次生代谢产物，包括单酚类、香豆素类、类黄酮类及复杂的酚类衍生物如单宁。酚类化合物在病菌侵染植物后，迅速的合成与积累，与植物的抗病性有密切的关系，因为在非氧化状态下，酚类物质能够抑制真菌孢子的萌发、菌丝生长和孢子的产生，此外还能够钝化真菌分泌的一些酶。

二、酚类代谢相关酶在抗病中的作用

酚类化合物对植物的抗病性有重要的作用，与之相关的酚类合成酶—苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)和酚类氧化酶-过氧化物酶(peroxidase,POD)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)在酚类化合物的合成和氧化过程中则起着重要的作用，对植物体的生长、抗病害和抗胁迫等也起重要的调控功能。

大量研究分析了，抗病植物与感病植物在培养过程中PAL、POD、PPO在寄主植物中的活性变化，虽然培养的植物不同，但三种酶的活性变化规律相似，在病原生物侵染寄主植物过程中，抗病植物较感病植物的PAL、POD、PPO活性高，且在一定阶段内，抗病寄主植物体内PAL、POD、PPO三种酶活性都有至少一个波峰。在研究PAL、POD、PPO三种酶的功能中，通过测定植物体内物质的变化来总结了三种酶在植物抗病中的作用。 （一）苯丙氨酸解氨酶PAL的作用

苯丙氨酸解氨酶PAL是联系初级代谢和次级代谢的关键酶，它能将芳香化合物中的碳转向苯丙烷代谢物的合成，是苯丙烷类代谢途径红的关键酶和限速酶。PAL能催化L-苯丙氨酸经由非氧化脱氨反应，生成反式-肉桂酸和氨，是苯丙烷代谢的首步反应。由此进人苯丙烷代谢途径，可生成香豆酸、阿魏酸、芥子酸等中间产物，这些化合物进一步可转化为香豆素、绿原酸，也可形成苯

丙烷酸CoA脂，再进一步代谢转化为一系列苯丙素类化合物，如黄酮体、木质素和生物碱等。PAL间接地和多种酚类物质的合成有关，包括合成细胞壁聚合物。由于该途径中的中间代谢产物如分类物质以及终产物如木质素等于植物防御病原菌侵染有关。 （二）过氧化物酶POD的作用

POD广泛存在于细菌、真菌、植物和动物体中。它们共同的特点是可以以H2O2或氢过氧化物类似物作为氧化剂生成水。植物POD具有多种生理功能，如从叶绿体和细胞质中去除H2O2、氧化有毒化合物、合成细胞壁、对各种胁迫 的应急、吲哚-3-乙酸的调控、乙烯的生物合成等。参与了植物酚类的聚合和氧化以及木质素和植保素的合成。从而对植物抗病性起到一定作用。 （三）多酚氧化酶PPO的作用

研究结果表明：植物感病后，PPO活性提高，与植物抗性的获得呈现明显的相关性。PPO可以催化木质素及其他酚类氧化物的形成，构成保护性屏蔽而抵抗病菌的入侵。PPO催化形成的o-醌具有毒性，课直接起到抗病作用，抑制细菌繁殖，并且醌通过修饰亲核氨基酸降低植物蛋白的营养价值，形成营养基质，直接地质昆虫和病原体。O-醌次生反应产生黑色素季节组织感染的扩散。有研究表明，番茄的具腺毛状体中含有大量的PPO，其氧化毛状体的分泌出的物质变硬能捕获小昆虫。 三、总结

植物受到病原侵染后，通常在形态结构与生理代谢等方面发生一系列变化。抗病性表现为形成形态结构屏障，氧化酶活性增强，组织局部坏死，抑制物质产生，这些物质包括植保素、木质素、抗病蛋白、酚类及醌类物质。植物抗病反应与其体内苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性直接相关。PAL是酚类物质及木质素等抗菌物质合成过程中最关键的酶；POD及其同工酶在H2O2清除、木质素及酚类物质合成等过程中起重要作用；PPO主要参与酚类氧化，是钝化病原物的呼吸酶，还是木质素前体的聚合，促进细胞壁木质化。因此，植物细胞内的PAL、PPO和POD活性水平可作为植物抗病性的生理指标。

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