創傷與酚類生成

酚類物質為酵素型褐化反應之基質，而植物生合成酚類的關鍵步驟酵素—苯 丙胺酸氨基裂解酶 (phenylalanine ammonia lyase, PAL, EC 4.3.1.24; Formerly EC

4.3.1.5)，其活性會因植物遭遇逆境而改變 (Dixon and Paiva, 1995)。 defense response) 或者兩者皆有之。創傷信號可引發創傷相關基因表現，使受傷組 織復原並進一步誘發防禦機制避免植物再次受到傷害，而創傷誘導的防禦反應包 含：產生不具專一性防禦的酚類、蛋白酶抑制因子 (proteinase inhibitor) 或水解酵 素 (hydrolytic enzyme)、生成植物防禦素 (phytoalexin) 來控制微生物入侵 (León et al., 2001；O'Donnell et al., 1996)。

植 物 中 主 要 的 創 傷 訊 號 為 茉 莉 酸 (jasmonate) 、 甲 基 茉 莉 酸 (methyl jasmonate) 、 寡胜肽系統素 (oligopepetide systemin)、水楊酸 (salicylic acid)，另 外如：離層酸 (abscisic aid)、乙烯 (ethylene)、寡糖 (oligosaccharide)、過氧化氫 (hydrogenperoxide) 於不同物種內亦可做為創傷訊號，並且創傷訊號間可能具有交 PAL 活性越高 (Campos‐Vargas and Saltveit, 2002；Kang and Saltveit, 2003；Ke and

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Saltveit, 1989)。部分植物於創傷後會生成大量乙烯並且誘發酚類生成，而萵苣於創 傷後生成之乙烯量相對其他植物較微量，且其含量於創傷後 24 小時內會回復至創 傷前之生成量 (Ke and Saltveit, 1989)。經 1-MCP (1-methylcyclopropene) 處理的萵 苣於創傷後仍生成大量酚類並產生褐化現象，顯示萵苣於創傷後生成之微量乙烯 並非主要的創傷信號 (Saltveit, 2004)。

創傷後萵苣藉由細胞膜上的磷脂訊號途徑 (phospholipid-signaling pathway) 產生創傷信號。磷脂訊號途徑 (phospholipid-signaling pathway) 為植物產生創傷信 號茉莉酸 (jasmonate acid) 之途徑，對未創傷的完整萵苣外施濃度 1 mM 以下茉莉 酸 (jasmonate) 或 甲 基 茉 莉 酸 (methyl jasmonate) 並 無 法 誘 導 PAL 活 性 上 升 (Campos‐Vargas and Saltveit, 2002)；而藉由藥劑 1-phenyl-3-pyrazolidinone (1P3P)、

diethyldithio-carbamic acid (DIECA)、正丁醇 (1-butanol) 或水楊酸 (salicylic acid) 抑制磷脂訊號途徑之中間產物生成後，可以使 PAL 活性及酚類含量不因創傷而上 升，而延遲藥劑施用的時間則會使其抑制效果降低。上述結果顯示萵苣內並非以茉 莉酸與甲基茉莉酸做為創傷信號，而是以磷脂訊號途徑的中間產物做為創傷信號 (Saltveit, 2005)。

(二) 萵苣創傷後 PAL 活性變化

苯丙胺酸氨基裂解酶 (phenylalanine ammonia lyase, PAL, EC 4.3.1.5) 為植物利 用苯丙胺酸 (phenylalanine) 生成 phenylpropanoid 的酵素，為植物生成二次代謝物 酚類物質的關鍵步驟酵素。

PAL 催化苯丙胺酸裂解去氨基化 (deamination)，並生成反式肉桂酸 (trans-cinnamic acid)，而反式肉桂酸可再被植物轉化成其他酚類物質，如：酚酸 (phenolic acid)、木質素 (lignin)、類黃酮 (flavonoids)、花青素 (anthocyanins)、縮合丹寧 (condensed tannins) 等等。

PAL 為研究植物對逆境反應的重要關鍵酵素。在許多逆境環境下，植物會重

新生合成 PAL，藉此生成相對應的酚類來適應逆境，例如：當植物受到病原菌入侵 時可能會生成香豆素 (coumarins) 或異黃酮 (isoflavones) 防禦，其他逆境如：創 傷、紫外線照射、低溫、乙烯逆境，或是在缺氮、缺鐵、缺磷的情形下，也會生成 相對應的酚類物質 (Dixon and Paiva, 1995)。植物遭遇逆境時，PAL 的表現亦受到 各種與逆境相關的植物賀爾蒙調控，如：乙烯 (ethylene)、茉莉酸 (jasmonate)、甲 基茉莉酸 (methyl jasmonate)、水楊酸 (salicylic acid) 等等 (Lafuente et al., 2003；

Chen et al., 2006)。 (erythrose-4-phosphate) 以及磷酸烯醇丙酮酸 (phosphoenolpyruvate) 經由莽草酸途徑後，可轉 換為屬於芳香族胺基酸 (aromatic amino acid) 的苯丙胺酸 (phenylalanine) 與酪氨 酸 (tyrosine)。

苯丙 胺酸 (phenylalanine) 經苯丙胺酸氨基裂解酶 (phenylalanine ammonia lyase, PAL, EC 4.3.1.24; Formerly EC 4.3.1.5) 催化脫去氨基 (amino group) 後生成

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反式肉桂酸 (trans-Cinnamic acid)，此為植物體內最初生成的酚類，因此苯丙胺酸 氨基裂解酶 (PAL) 被視為植物生成酚類的關鍵步驟酵素。反式肉桂酸再經由肉桂 酸 4-羥化酶 (cinnamic acid 4-hydroxylase, C4H) 於苯環上接上一個羥基 (hydroxyl group) 轉變為香豆酸 (p-coumaric acid)。香豆酸 (p-coumaric acid) 可繼續經由苯丙 途徑(phenylpropanoid pathways) 生成木質素 (lignin) 前趨物、 咖啡酸以及咖啡 酰基衍生物 (caffeoyl derivatives)，如：綠原酸 (chlorogenic acid)；香豆酸輔酶 A (p-poumaric acid-CoA) 經 查 耳 酮 合 成 酶 (chalcone synthase) 即 可 生 成 査 耳 酮 (chalcone) 作為可衍生為類黃酮 (flavonoids) 、花青素 (anthocyanins) 、縮合丹寧 (condensed tannins) 的基本結構 (Taiz and Zeiger, 2006)。