Comparative activities of phenylalanine ammonia-lyase and tyrosine ammonia-lyase and phenolic compounds accumulated in cassava elicited cell.

Abstract

Plants respond to attack by pathogens by initiating a change in cellular metabolism, leading to synthesis of antifungal proteins, production of phytoalexins and/or accumulation of phenolic compounds, namely lignins and salicylic. Lignins reinforce pectocellulosic cell walls and limit the invasion of plant tissues by pathogens; while salicylic acid plays a role in signals plant defense against pathogens. The objective of this study was to evaluate the activities of phenylalanine ammonia-lyase (PAL, EC 4.3.1.5) and tyrosine ammonia-lyase (TAL, EC 4.3.1.5); and to determine the level of their involvement in the biosynthetic pathway of these phenylpropanoids in cells of cassava (Manihot esculenta Crantz, cv Yacé) elicited with salicylic acid (SA). PAL and TAL activities were demonstrated in crude extract enzyme. PAL activity was 9.8 times greater than that of TAL in the pellet obtained with 20% (w/v) ammonium sulphate. In the extract treated with Dowex 2 (cationic), TAL activity was 36.7 times greater than that of PAL. pH and temperature optima of PAL (8; 40 °C) differed from those of TAL (8.5; 30 °C). In the presence of SA, PAL and TAL activities were respectively maximum 24 and 72 hr after inoculation. TAL activity and induced phenols were much higher than PAL. PAL and TAL activities were optimised respectively, by 75 and 100 μM of SA. The synthesis of phenolic compounds was concomitant with enzymes stimulation. These results show that PAL is different from TAL and the two enzymes are involved in the biosynthetic pathway of phenylpropanoids in cassava.

Key Words: Manihot esculenta, phenylalanine ammonia-lyase, salicylic acid

Les plantes répondent à l’attaque des pathogènes par l’initiation d’un changement du métabolisme cellulaire, conduisant à la synthèse des protéines antifongiques, la production des phytoalexines et/ou l’accumulation des composés phénoliques appelés lignines et salicyliques. Les lignines renforcent les membranes cellulaires péctocellulosiques et limitent l’invasion des tissues des plantes par les pathogènes, alors que l’acide salicylique joue un rôle dans les signaux de défense des plantes contre les pathogènes. Cette étude avait pour objectif d’évaluer les activités du phenylalanine ammonia-lyase (PAL, EC 4.3.1.5) et du tyrosine ammonia-lyase (TAL, EC 4.3.1.5) ainsi que de déterminer le niveau de leur implication dans la voie biosynthétique de ces phénylpropanoides dans les cellules de manioc (Manihot esculenta Crantz, cv Yacé) dues à l’acide salicylic. Les activités PAL et TAL étaient démontrées dans un extract de base d’enzyme. L’activité PAL était 9.8 fois plus élevée que celle de TAL dans la boulette obtenue du sulfate d’ammonium (w/v) 20%. Dans l’extract traité avec Dowex 2 (cationique), l’activité TAL était 36.7 fois plus  élevée que celle du PAL. Le pH et la température optima de PAL (8; 40 °C) différaient de ceux du TAL (8.5; 30 °C). En présence de l’acide salicylique, les activités PAL et TAL étaient respectivement maximum à 24 et 72 heures après inoculation. L’activité TAL ainsi que les phénols induits étaient plus élevés que PAL. Les activités PAL et TAL étaient plus optimisées respectivement par 75 et 100 μM de l’acide salicylique. La synthèse des composés phénoliques était concomitante avec la stimulation enzymatiques. Ces résultats montrent que PAL est différent de TAL et les deux enzymes sont impliqués dans la voie biosynthétique des phénylpropano¿des dans le manioc.

Mots Clés: Manihot esculenta, phénylalanine ammonia-lyase, acide salicylique