全 文 ：第 48卷 第 3期
2015年 3月
天津大学学报(自然科学与工程技术版)
Journal of Tianjin University(Science and Technology)
Vol.48 No.3
Mar. 2015

收稿日期：2013-12-06；修回日期：2014-01-20.
基金项目：国家转基因生物新品种培育重大专项资助项目(2014ZX08003-002B)；国家自然科学基金资助项目(31271793，31271419).
作者简介：季 静（1965— ），女，博士，教授，jijingtjdx@163.com.
通讯作者：王 罡，wanggangtjdx@126.com.
网络出版时间：2014-03-20. 网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11784/tdxbz201312019.html.

DOI:10.11784/tdxbz201312019

过表达枸杞 LmPSY基因提高洋桔梗抗逆性的研究
季 静 1, 2，曹海燕 1，王 罡 2，柳 洁 1，李招娣 1，武卫党 2
(1. 天津大学化工学院，天津 300072；2. 天津大学遗传工程研究所，天津 300072)
摘 要：类胡萝卜素与植物的光保护及耐盐有很大关系，八氢番茄红素合成酶(PSY)是类胡罗素合成重要酶．将来
自枸杞(Lycium chinense Miller)的八氢番茄红素合成酶(LmPSY)基因在洋桔梗中过表达，旨在提高其抗逆性．RT-
qPCR 结果发现 LmPSY 基因在转基因洋桔梗中有组织差异表达．高效液相色谱结果说明转基因洋桔梗叶片总类胡萝
卜素提高 1.3 倍，玉米黄质和叶黄素含量提高 1.1 倍．强光胁迫条件下，转基因洋桔梗鲜重和干重较非转基因植株
有显著提高．200,mmol/L 氯化钠胁迫条件下，转基因洋桔梗过氧化物酶(POD)和超氧化物酶(SOD)含量有显著提
高，转基因植株的荧光参数(F
v
/F
m
)提高 8.0%～9.3%．强光和盐胁迫条件下对转基因植株生理生化指标的测定证明
洋桔梗的耐强光性及耐盐性有显著提高．
关键词：洋桔梗；八氢番茄红素合成酶基因；耐强光性；耐盐性
中图分类号：Q819 文献标志码：A 文章编号：0493-2137(2015)03-0262-07

Overexpression of Lycium chinense Miller Phytoene Sythase
(LmPSY)Gene to Enhance the Resistance of Eustoma grandiflorum
Ji Jing
1, 2
，Cao Haiyan
1
，Wang Gang
2
，Liu Jie
1
，Li Zhaodi
1
，Wu Weidang
2

(1. School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China；
2. Research Institute of Genetic Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China)
Abstract：Carotenoids play an important role in plant tolerance to salt and high light，and phytoene synthase(PSY)is
a key enzyme in carotenoids biosynthesis. Lycium chinense Miller phytoene sythase(LmPSY) gene was transferred to
Eustoma grandiflorum to enhance the resistance of transgenic Eustoma grandiflorum. RT-qPCR results show that
LmPSY expression had tissue specificity. High performance liquid chromatography results exhibit that the total carote-
noid content of the transgenic plants was enhanced(1.3 fold) and zeaxanthin and lutein were produced in larger
quantities (up to 1.1 fold). Under high light stress，fresh mass and dry mass of transgenic eustoma increased
significantly compared with those of wide type(WT). Under 200 mmol/L NaCl stress, the amount of peoxidase(POD)
and superoxide dismutase(SOD)in transgenic plants has increased significantly compared with those in WT. The pho-
tochemical efficiency(F
v
/F
m
)of transgenic plants increased by 8.0%—9.3%. These physiological and biochemical
indices measured under light and salt stress conditions prove that overexpression of LmPSY gene could enhance the
salt and high light tolerance of transgenic eustoma.
Keywords：Eustoma grandiflorum；LmPSY；high light tolerance；salt tolerance

洋桔梗(Eustoma grandiflorum)别名草原龙胆，
有绿色、白色、紫色、红色、粉色等花色．原产于北美
洲，后引种至日本和欧洲，经过杂交改良后成为异常
新奇、妖媚动人的花卉[1-2]．自 1982 年推出单瓣的海
地系列和重瓣的回音系列以来，洋桔梗的销售量急剧
增 加 ．目 前 ，年 销 售 量 达 到 1×108 支 ，年 销 售 额
1.1×10
8 美元，列切花排名第 7 位[3]．洋桔梗适宜在温
暖、湿润和阳光充足的地区种植，是一种较耐寒、不
耐盐和强光照射的植物．而天津市为重盐碱城市，土
壤盐渍化严重，盐碱地绿化难度大，而且夏季强光照

2015 年 3 月 季 静等：过表达枸杞 LmPSY 基因提高洋桔梗抗逆性的研究 ·263·

射较严重，因此无法大面积种植洋桔梗．于是研究人
员开始培育新的洋桔梗品种增强其抗逆性，目前普遍
认为植物基因工程的手段速度快并且见效快[4]，已经
利用植物基因工程手段培育了大豆、玉米、番茄、小
麦等许多植物的抗逆性较强的新品种[5-7]．关于洋桔
梗基因工程的研究大都是关于花色及花香的研究，
2004 年我国学者毛元荣等[8]将类黄酮途径相关基因
NPRI 通过农杆花色菌介导法导入洋桔梗中，研究其
花色的改变，2007 年 Aranovich 等[9]将来自仙女扇的
BEAT 基因导入洋桔梗，对其花香变化进行了研究.
关于通过基因工程手段增强洋桔梗抗逆性的研究并
不是很多，2012 年本研究室 Wu 等[10]通过农杆菌介
导法将与类胡萝卜素相关基因 AtchyB 导入洋桔梗发
现洋桔梗耐强光性有显著提高．
在类胡萝卜素生物合成途径上游，两分子的牦牛
儿基牦牛儿基焦磷酸(GGPP)在八氢番茄红素合成酶
(PSY)的作用下形成一种复杂的类胡萝卜素——八
氢番茄红素，经过后续几步反应可以形成 ABA (ab-
scisic acid)
[11]. 关于类胡萝卜素生物合成的研究已经
比较清楚．由于类胡萝卜素镶嵌于叶绿体和有色体
膜中，它们消除活性氧，淬灭活性的三重态分子、单
线态氧，抑制有害自由基的形成，防止植物的光灭活
和光破坏，并参与消耗过剩光能的反应，与光保护的
作用相关[12]．而脱落酸是植物体内的胁迫相关激素，
在介导植物抗逆信号应答过程中起着重要作用，在盐
碱及干旱条件下，植物内源ABA水平会提高．自2008
年 Li 等[13]发现玉米中的 PSY3 基因转录水平与非生
物胁迫相关，表明 PSY 基因与非生物胁迫抗性相关
后，研究人员相继发现将盐角草 PSY 基因在拟南芥
中过表达，可以提高拟南芥的抗非生物胁迫能力[14]，
将葡萄柚果实中的 PSY 基因在烟草中过表达可以提
高烟草的抗非生物胁迫能力[15]．
笔者运用农杆菌转化法，将从枸杞中分离的八氢
番茄红素合成酶基因(LmPSY)转入 Green 品种洋桔
梗中，进行强光和盐胁迫处理，并且对其生理生化指
标进行了测定[16-17]．旨在培育出具有耐强光、耐盐碱
的洋桔梗品种，适宜在天津这样土地盐碱化较严重并
且有强光直射的地区种植，从而扩大洋桔梗的种植范
围，培育出更多洋桔梗以满足市场需求．
1 材料与方法
1.1 材 料
1.1.1 植物材料
Green 品种的洋桔梗．
1.1.2 质粒载体和农杆菌菌株
本实验所用质粒载体为本实验室(天津大学遗传
工 程 研 究所 )保存的 植 物双元表达质粒载体
pCAMBIA2300，含有卡那霉素抗性基因质粒图谱见
图 1．本实验所用根癌农杆菌株为本实验室保存的含
有 pCAMBIA2300-LmPSY质粒的 C58 菌株．

图 1 pCAMBIA2300-LmPSY 载体图谱
Fig.1 Schematic representation of plasmid pCAM-
BIA2300-LmPSY
1.1.3 培养基
培养基成分及种类见表 1.
表 1 培养基
Tab.1 Medium formulation
培养基 成 分 pH
种子萌发培养基 1/2,MS＋7,g/L 琼脂＋30,g/L 蔗糖 5.8
农杆菌重悬液 MS＋200,mg/LAS 5.8
共培培养基 MS＋7,g/L 琼脂＋30,g/L 蔗糖＋1.0,mg/L 6-BA＋0.04,mg/L NAA＋200,mg/L AS 5.8
筛选培养基 MS＋7,g/L 琼脂＋50,g/L 蔗糖＋1.0,mg/L 6-BA＋0.04,mg/L NAA＋50,mg/L Kana＋400,mg/L 头孢霉素 5.8
生根培养基 1/2,MS＋5,g/L 琼脂＋30,g/L 蔗糖＋50,mg/L Kana＋0.1,mg/L NAA 5.8

1.2 洋桔梗遗传转化
1.2.1 外植体
将洋桔梗种子灭菌后接种到种子萌发培养基上，
待其长出 4～5片叶子时，取叶片将其切成 0.5,cm2 大
小的叶盘备用．
1.2.2 农杆菌浸染液的制备
挑取Kana(质量浓度为100,mg/L)的 YEP 固体培
养基上生长的单菌落至 Kana浓度相同的 50,mL YEP
液体培养基中，振荡培养至 OD600 值为 0.6～0.8，
3,800,r/min 离心 3,min 收集菌体，用相同体积农杆菌
重悬液重悬菌体，作为浸染液[10,18]．
1.2.3 洋桔梗叶盘的浸染转化
将上一步中制得的农杆菌浸染液转移至盛有洋
桔梗叶盘的无菌三角瓶中，浸泡 15,min，将洋桔梗叶

·264· 天津大学学报(自然科学与工程技术版) 第 48 卷 第 3 期


盘接种至共培培养基，于 22,℃暗培养 3,d．
将共培后的洋桔梗叶盘从共培培养基上转移至
筛选培养基，每 2 周继代 1 次，头孢霉素的质量浓度
由 400,mg/L 逐渐降低至 100,mg/L，叶盘边缘长出愈
伤组织后，将愈伤组织块切下，接种至新的筛选培
养基．
1.2.4 不定芽的生根与移栽
当抗性不定芽高度超出 3,cm 后，将其切下，放
入生根培养基培养．待不定芽的根伸长至 4,cm 左右
时将其移栽至含有蛭石、珍珠岩和营养土的花盆
中．待洋桔梗结种子后，收取种子在 Kana(质量浓度
为 50,mg/L)的 1/2,MS 培养基中萌发，待植株到四叶
期时移栽至花盆中进行后续研究．
1.3 转基因洋桔梗分子检测与表达分析
1.3.1 转基因洋桔梗分子的检测
(1) 抗性植株的 PCR 检测. 采用 CTAB 法提取
对照和抗性植株基因组 DNA，根据 LmPSY 基因设计
引物 PSYF、PSYR，进行 PCR检测．
(2) 转基因植株的 RT-PCR检测. 采用 Trizol 法
提取对照和转基因植株叶片总 RNA，用天根公司
TransScript TransStartTM one-step gDNA Removal and
cDNA Synthesis SuperMix 反转录合成的 cDNA 第一
链作为模板．用引物 PSYF 和 PSYR 检测 LmPSY 基
因的表达．根据洋桔梗泛素合成酶基因(EgUBi，作为
内参)设计引物 EgUbiF、EgUbiR 进行 RT-PCR 检
测．引物序列见表 2．
表 2 引物序列
Tab.2 Primer sequences
引物名称 引物序列
PSYF 5’-ATGTCTGTTGCCTTGGCAAAG-3’
PSYR 5’-ATACGAGGACATCAATACA-3’
EgUbiF 5’-TCTCGCCGACTACAACATTCA-3’
EgUbiR 5’-TCCTAGCCAAAGCCATCAAAG-3’
PSYQPCRF 5’-AGTTAGAAGTGAGGCCGGAC-3’
PSYQPCRR 5’-TGTGATGCATTTGGGCCATC-3’
1.3.2 实时定量PCR检测转基因洋桔梗组织差异表达
用软件 primer3(http://frodo.wi.mit.edu/primer 3/)
设计荧光定量 PCR 引物：PSYQPCRF、PSYQPCRR.
仍然用泛素合成酶基因作内参基因，其引物仍然用
EgUbiR 和 EgUbiF ．用 RNeasy Plant Mini Kit
(QIAGEN，德国)分别提取转基因洋桔梗根、茎、新
叶、老叶总 RNA，合成 cDNA 第一链方法见 RT-PCR
检测．用 Top Green qPCR SuperMix(TRANS，中国)
做实时定量 PCR 检测，反应体系为：PSYQPCRF
(10,μmol/L)0.5,μL，PSYQPCRR (10 μmol/L)0.5 μL，
2×TransStartTM Top Green qPCR SuperMix 12.5,μL，
passive Reference Dye 0.5,μL，cDNA 1,μL．反应条件
为 94,℃ 30,s，94,℃ 5,s，60,℃ 15,s，72,℃ 10,s，40
个循环．
1.3.3 类胡萝卜素含量检测
(1) 总类胡萝卜素的提取及检测．称取 0.2,g 新
鲜洋桔梗叶片转移至离心管中，用组织研磨器进行研
磨之后加入 2,mL 60% KOH 和 20,mL甲醇剧烈振荡
混匀，60,℃水浴 20,min，用 15,mL 含有 50%乙醚的
石油醚作为萃取剂萃取总类胡萝卜素．将提取的类
胡萝卜素溶于丙酮，用紫外分光光度计测定样品在
450,nm 处的吸光值，叶片中总类胡萝卜素含量计算
式为
X＝(10
６
AV)/(ε×100×m)
式中：X 为总类胡萝卜素含量，μg/g；A 为样品在
450,nm 处的吸光度；V 为提取液的体积；ε 为类胡萝
卜素分子平均消光系数，2,100；m 为称取的洋桔梗叶
片质量，g．
(2) 洋桔梗叶片色素的高效液相色谱分析．将样
品溶于 60,μL丙酮，取 20,μL 进样进行高效液相色谱
分析(high performance liquid chromatography，HPLC).
流动相为异丙醇、乙腈和甲醇，体积比为 5∶85∶
10．使用 Thermo 二极管阵列检测器全波长扫描类胡
萝卜素谱图．
1.3.4 表型的变化
类胡萝卜素是植物重要的色素物质之一，由于植
物不同组织中类胡萝卜素各成分组成的不同，使植物
茎、叶、花和果实等呈现不同的颜色．PSY 基因是类
胡萝卜素合成途径中的关键酶基因，PSY 基因的过表
达往往会引起一些下游代谢产物(如玉米黄质和叶黄
质等)的积累量发生变化，从而导致植物的表型发生
变化．
1.3.5 光胁迫洋桔梗
将长势相同的 L1 品系、L4 品系、非转基因植株
分为 2 组，每组中每个品系设置 3 个重复．其中一组
为实验组，另一组为对照组．对照组在正常光照条件
(180,μmol/(m
2
· s)) 下 培养，实验组置于弱光 照
(75,μmol/(m
2
·s))条件下培养，1 周后，测叶片的干
重与鲜重比(mD/mF)．然后，将实验组在正常光照条
件下培养 1 周后，在强光(1,000,μmol/(m2·s))胁迫
下培养 6 周，测量 mD 和 mF．mD 和 mF 的测定方法参
见文献[10]．
1.3.6 200,mmol/L 氯化钠处理洋桔梗
采用 200,mmol/L 的氯化钠对转基因洋桔梗和非
转基因型洋桔梗施以胁迫 20,d 后，测定其荧光参数
(Fv/Fm)，并且取叶片，提取细胞可溶性蛋白，测定其

2015 年 3 月 季 静等：过表达枸杞 LmPSY 基因提高洋桔梗抗逆性的研究 ·265·

超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化
氢酶(CAT)的活性．用光合仪(LI-6400,XT)对荧光参
数进行测定．SOD、POD、CAT 的测定分别使用南京
建成生物工程研究所的试剂盒：A001-1 超氧化物歧
化酶(SOD)测试盒(测总 SOD)；A084-2 过氧化物酶
(POD)测定试剂盒；A007-1 过氧化氢酶(CAT)测
试盒．
2 结果与分析
2.1 LmPSY 基因在洋桔梗中的表达分析
(1) 提取抗性和非转基因型洋桔梗基因组 DNA
为模板，以引物 PSYF 和 PSYR做 PCR检测，并以质
粒 pCAMBIA2300-LmPSY 为阳性对照，取 PCR 产物
进行琼脂糖凝胶电泳，PCR 检测结果如图 2 所示．结
果表明有 4 个细胞系出现目的条带(1,341,bp)．分别
将其标记为品系 L1、L2、L3 和 L4 和进行后续研究．

M—MarkerⅢ（Tiangen）；P—阳性对照，pCAMBIA2300-LmPSY；
WT—未转化植株；L1～L4—T1 代转基因植株
图 2 洋桔梗叶片基因组 PCR检测结果
Fig.2 Result of PCR assay of eustoma leaf genome
(2) 对 PCR 检测呈阳性的 4 个细胞系和未转化
植株进行 RT-PCR 检测，4 个细胞系 L1、L2、L3、L4
都扩增出泛素合成酶基因并且扩增出与目的基因大
小相同的片段，而非转基因型植株未扩增出相应目的
条带，如图 3所示．

M—MarkerⅢ(Tiangen)；WT—未转化植株；
L1～L4—T1 代转基因植株
图 3 RT-PCR检测 LmPSY 表达
Fig.3 RT-PCR assay of LmPSY expression
2.2 实时定量 PCR检测转基因植株不同组织表达
实时定量 PCR 反应采用 t2 CΔΔ- 法处理数据后得
到结果，如图 4 所示，叶表达量较高，茎相对低，根表
达量很小，老叶较新叶表达量高．

图 4 通过实时定量 PCR 测定转基因洋桔梗不同组织的
LmPSY 相对表达量
Fig.4 Real-time quantitative PCR analysis of LmPSY
relative expression in different eustoma tissues
2.3 转基因植株的 HPLC检测
分别测定非转基因型和转基因洋桔梗叶片中的
类胡萝卜素含量．用吸光度法测得转基因洋桔梗品
系 L1 和 L3 叶片中总类 胡 萝 卜 素含量 分 别 为
58.1,μg/g 和 59.0,μg/g，非转基因型洋桔梗叶片中总
类胡萝卜素含量为 46.5,μg/g，L1 和 L3 总类胡萝卜
素含量分别提高了 25.0%和 26.9%．β类胡萝卜素、
玉米黄质和叶黄素是绿色叶片中的主要类胡萝卜素，
LmPSY 是类胡萝卜素生物代谢途径中的关键酶，它
的过量表达使转基因洋桔梗叶片中的玉米黄质和叶
黄素含量与非转基因型洋桔梗相比都有显著提高.
如表 3所示．
表 3 转基因洋桔梗叶片类胡萝卜素含量
Tab.3 Leaf carotenoid compositions of transgenic eus-
toma leaves

品系
总类胡萝卜素
含量/(µg·g
-1)
玉米黄质和叶黄素
含量/(µg·g
-1)
玉米黄质和叶黄
素所占比例/%
非转基因型 46.5±3.79a 18.00±1.45a 38.7
L1 58.1±3.58b 28.10±2.43b 48.4
L3 59.0±3.18c 28.56±2.23c 48.4
注：字母不同表示差异显著.
2.4 转基因洋桔梗表型的变化
在洋桔梗中过表达 LmPSY 基因后，其表型的改
变如图5 所示．由图可以看出转基因洋桔梗叶片的叶
型和颜色与非转基因洋桔梗有所不同，转基因洋桔梗
的叶片较宽厚，并且叶片中镶嵌的黄色部分较多[10]．
（a）非转基因 （b）转基因
图 5 转基因洋桔梗叶片的变化
Fig.5 Changes in transgenic eustoma leaves

·266· 天津大学学报(自然科学与工程技术版) 第 48 卷 第 3 期


2.5 光胁迫条件下生理指标的测定
弱光(75,μmol/(m2·s))条件下，测叶片的干重
与鲜重比(mD/mF)结果如图 6 所示，在低光照条件下
转基因植株的 mD/mF明显比野生型植株的高，在正常
光 照 下(180,μmol/(m2· s))转基 因 比非转基 因 的
mD/mF略有提高，但差异并不显著．
将实验组在强光(1,000,μmol/(m2·s))胁迫下培
养 6 周后，其生物量测量情况如图 7 所示，结果显
示，光胁迫对非转基因植株生物量的影响比对转基因
型植株影响大，强光胁迫下非转基因型植株 mF 和 mD
分别是正常光照下的 54%和 58%．而光胁迫下两个品

图 6 弱光和正常光照条件下非转基因植株和转基因植
株叶片的 mD/mF
Fig.6 Ratio of dry mass to fresh mass(mD/mF)of wild-
type (WT)and transformants L1 and L4 under low
light and normal light conditions

（a）干重

（b）鲜重
图 7 强光和正常光照条件下非转基因植株和转基因植
株的干重和鲜重
Fig.7 Fresh mass(mF)and dry mass(mD)of wild-type
(WT)and transformants L1 and L4 under high
light and normal light condition
系 L1 和 L4 的转基因植株的 mF 和 mD 分别为正常光
照条件下的 89%、88%和 86%、85%．这也进一步验
证 LmPSY 基因在提高植物抗强光和弱光胁迫中有
作用.
2.6 盐胁迫后生理指标的测定
(1) 抗氧化物酶活性 SOD、POD 的测定结果如
图 8 所示，在正常生长条件下，非转基因型与转基因
的SOD、POD值没有差异，SOD 为 56.9～64.2,U/mg，
POD 为 64.9～67.2,U/mg．盐胁迫条件下，非转基因
型 SOD 提高到 86.2,U/mg，L3 提高到 133.5,U/mg，非
转基 因型 POD 提 高 到 96.1,U/mg ，L3 提 高 到
161.8,U/mg．而未检测到 CAT活性．

（a）SOD

（b）POD
图 8 抗氧化物酶活性
Fig.8 Antioxidant enzyme activity
(2) 由于逆境胁迫对光合作用各过程产生的影
响可通过体内叶绿素荧光诱导动力学变化反映．因
此，叶绿素荧光参数(Fv/Fm)可作为逆境条件下植物
抗逆反应指标之一．Fv/Fm 反映最大光化学量子产
量，反映 PSⅡ反应中心光能转换效率．在正常生长
条件下，测得转基因植物与非转基因植物 Fv/Fm 并无
差异，皆为 0.83．为确定转基因植物对盐胁迫的适应
能力，笔者测定 L1、L2、L3 3个品系洋桔梗盐胁迫后
的 Fv/Fm，结果如表 4所示．在盐胁迫条件下，对照和
转基因洋桔梗的 Fv/Fm 都有所降低．但在盐胁迫条件
下，3 个品系转基因洋桔梗的 Fv/Fm 分别为 0.81、0.82
及 0.81；而对照为 0.75，转基因植株比非转基因型植
株的 Fv/Fm 提高了 8.0%～9.3%．

2015 年 3 月 季 静等：过表达枸杞 LmPSY 基因提高洋桔梗抗逆性的研究 ·267·

表 4 盐胁迫条件下洋桔梗的 F
v
/F
m
值
Tab.4 F
v
/F
m
under salt treatment
Fv/Fm
品系
正常条件 盐胁迫
WT 0.83＋0.001a 0.75＋0.001a
L2 0.83＋0.001a 0.82＋0.002b
L3 0.83＋0.001a 0.81＋0.002c
注：字母不同表示差异显著.
3 讨 论
Giuliano 等[19]报道番茄 PSY 基因表达是相对恒
定的，在叶子成熟过程中 PSY 基因表达下调．Salvini
等[15]研究向日葵发现 HAPSY表达在叶子成熟过程中
是受到调控的．而本研究发现转基因洋桔梗老叶较
新叶表达量高，与 Salvini结论相符．
1999 年 Götz 等[20]将来自细菌的八氢番茄红素
合成酶基因(PSY)和β-胡萝卜素羟化酶基因(ChyB)
转化入藻青菌 Synechococcus PCC794 中，使该菌株
能够积累高含量的 β-胡萝卜素和玉米黄质，经紫外
线处理后 ，发 现转基 因藻清 菌 S y n e c h o c o c c u s
PCC7942 的抗紫外辐射的能力有很大提高，同时发
现内生玉米黄质较β-类胡萝卜素抗紫外线更有效．
2002 年，Götz 等[21]为了研究类胡萝卜素在植物光胁
迫中的作用，将来自细菌的 CrtZ 基因通过农杆菌介
导法导入烟草中，使烟草中玉米黄质积累量增加，从
而提高烟草对紫外线辐射的抗性．2006 年 Schafer
等[22]研究发现在藻青菌 Synechococcus PCC7942 中
强光刺激下类胡萝素生物合成上调. 2014 年本研究
室 Zhao 等[23]将来自拟南芥中的 chyB 基因转入烟
草，发现烟草中叶黄素含量提高后改善了其 UV 抗
性．本研究中强光胁迫洋桔梗后，发现转基因植株较
非转基因型植株受影响小，而非胁迫条件下 HPLC
分析结果显示转基因洋桔梗中玉米黄质和叶黄素含
量更高．所以有可能是因为玉米黄质和叶黄素的提
高，叶黄素循环池被放大可以进一步提高植物的抗强
光能力．由此可以推断本研究中的洋桔梗的 UV 抗性
也可能有所提高，笔者将会对其进行进一步研究．
在盐胁迫过程中，开始用100,mmol/L、200,mmol/
L、300,mmol/L 和 500,mmol/L NaCl 胁迫洋桔梗发
现，300,mmol/L NaCl 以上浓度洋桔梗生长缓慢，不
适宜测定生理数据，因此选择 200,mmol/L NaCl 进行
胁迫．Han 等[13]于 2008 年在拟南芥中高表达盐角草
PSY 基因，在 100,mmol/L NaCl 胁迫下，发现转基因
拟南芥比非转基因型拟南芥的 Fv/Fm 提高 9.3%～
16.6%．而本研究中发现在洋桔梗中过表达枸杞 PSY
基因，在 200,mmol/L NaCl 胁迫下，转基因植株比非
转基因型植株的 Fv/Fm 提高 8.0%～9.3%. Salvini 等
[15]
证明 PSY 对于植物在胁迫条件下合成 ABA 非常重
要，本研究中枸杞 LmPSY 基因提高植物的耐盐能力
较显著，可能是由于在盐胁迫条件下，LmPSY 基因过
表达提高了植物中合成的 ABA．
Salvini 等[15]的研究表明将葡萄柚果实中的 PSY
基因在烟草中过表达可以提高烟草的耐干旱能力，本
研究未对转基因植物进行干旱胁迫，在接下来的工作
中会进一步研究转 LmPSY 基因洋桔梗抗干旱能力是
否有所提高．
虽然洋桔梗有白色、绿色、紫色、粉色多种花色，
但市场对于深黄色或橙色洋桔梗需求仍然很大．到
目前为止，并没有通过传统育种或转基因方法得到黄
色洋桔梗．本研究中 LmPSY 基因也可以引起花中类
胡萝卜素的积累，产生黄绿色花．本研究中共得到 4
个细胞系，L1 有 10株，L2 有 8株，L3 有 7株，L4 有
10 株．接下来将会进一步研究是否可以得到稳定遗
传黄绿色抗逆洋桔梗，以满足市场需求．
4 结 语
本研究将来自枸杞的 LmPSY 基因成功在洋桔梗
中过表达．高效液相色谱结果发现转基因洋桔梗叶片
总类胡萝卜素提高 1.3 倍，玉米黄质和叶黄质含量提
高 1.1 倍．强光胁迫条件下，转基因洋桔梗鲜重和干
重较非转基因植株有显著提高．200 mmol/L 氯化钠
胁迫条件下，转基因洋桔梗过氧化物酶(POD)和超氧
化物酶(SOD)含量有显著提高，转基因植株的荧光参
数(Fv/Fm)提高 8.0%～9.3%．强光和盐胁迫条件下对
转基因植株生理生化指标的测定证明洋桔梗的耐强
光性及耐盐性有显著提高．本研究为类胡萝卜素生物
合成途径中相关酶基因可以用来提高植物的抗逆性
提供依据，同时为运用基因工程技术培育花卉品种提
供依据.
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(责任编辑：田 军)