Structural Analysis of Repeated Tomato Phenylalanine Ammonia-Lyase Gene (PAL X1, PAL X2)

반복배열된 토마토 phenylalanine ammonia-Iyase(p AL X1, PAL X2) 유전자의 구조해석

We observed the structure of phenylalanine ammonia-lyase gene (PAL) which is one of the best studied plant defense-related genes responding to pathogen infection by producing suberin, lignin, and phytoalexins. In tomato, at least 5 different genetic loci have been identified by genomic southern blot hybridization and nucleotide sequence analyses of partially cloned gene fragments (Lee et al. 1992). However, our results suggest that two other isoforms designated as PAL X1 and PAL X2 are located on the chromosome in tomato plant. Furthermore, the preliminary results obtained from southern blot hybridization analyses of subcloned fragment digested with several restriction endonuclease indicated that PAL X1 and PAL X2 clones contain at least two copies of PAL gene and partial nucleotide sequence analyses of each subcloned fragment with the same primer taken from known nucleotide sequence of PAL5 gene indicated that they are located side by side on the same chromosome.

토마토의 genome내에는 적어도 5개 이상의 PAL유전자 좌가 존재한다는 사실을 이 등(1992)이 이미 genomic Southern blot hybridization으로 확인하여 보고하였다. 그러나 본 연구에서 제작한 genomic DNA libraries를 대상으로 검색한 결과 기존에 보고된 PAL유전자 이외에 약 15 kb 와 10 kb에 해당하는 큰 EcoRI 단편을 확보 할 수 있었다. 이들 단편을 BamHI, HindIII등 9종의 제한효소를 사용하여 Southern blot hybridization을 행한 결과 PAL X1의 경우는 모든 효소에 대하여 2개의 단편이 hybridization 되었으며, 특히 BamHI으로 절단하여 얻은 3개의 단편중 두 개는 PAL5 유전자의 exon 2 부위에서 취한 oligomer(18 mer)와 primer extension 반응이 진행되어서 약 200 bp의 PAL유전자와 아주 높은 상동성을 갖는 염기서열이 확인되었다. 따라서 PAL X1유전자는 2 copy의 유전자가 나란히 존재하거나 아니면 염색체 재배열이 진행된 것으로 추정된다. 이러한 결과는 적어도 7개 이상의 PAL유전자 좌가 토마토 염색체내에 존재하는 것으로 사료된다.