醛肟是来源于氨基酸的代谢产物，作为生长素的前体，并调节拟南芥中苯丙烷类化合物的生成。然而，茄科植物中负责醛肟生成的酶仍然未知。本文报道了番茄（Solanum lycopersicum）中醛肟生成酶的鉴定，并考察了醛肟生成改变如何影响生长素生成和苯丙烷类代谢。通过基于同源性的分析，我们在番茄中鉴定出5个推定的CYP79同源基因，其中SlCYP79DB32和SlCYP79DB52对多种氨基酸（包括苯丙氨酸和色氨酸）表现出醛肟生成活性。
SlCYP79DB32和SlCYP79DB52可将苯丙氨酸转化为苯乙醛肟（PAOx），而仅有SlCYP79DB52可将色氨酸转化为吲哚-3-乙醛肟（IAOx）。稳定同位素标记饲喂实验表明，IAOx和PAOx分别可转化为生长素吲哚-3-乙酸（IAA）和苯乙酸（PAA）。与此一致，经工程改造以过量产生IAOx和PAOx的番茄植株中，IAA和PAA的积累水平均升高。这些植株中苯丙烷类化合物的积累水平也较低。
在拟南芥和亚麻荠等十字花科植物中，醛肟积累通过促进苯丙氨酸解氨酶（PAL）的降解而抑制苯丙烷类化合物的生成。然而，在番茄中，醛肟积累并未降低PAL活性，这提示该物种中存在一种替代机制。转录组分析显示，在醛肟过量积累的番茄植株中发生了广泛的转录重编程，包括胁迫和防御相关基因的上调。尽管观察到苯丙烷类化合物水平下降，但大多数苯丙烷生物合成基因的转录水平并未降低，这表明这种抑制作用可能存在转录后调控。
综上，我们的研究结果表明，醛肟可作为番茄中生长素生物合成的中间体，并揭示了醛肟介导的苯丙烷类代谢抑制作用并不仅限于十字花科植物。
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🏷️ 番茄 醛肟生物合成 生长素前体 苯丙烷代谢 CYP79同源基因