全 文 ：Journal of Northeast Agricultural University
东 北 农 业 大 学 学 报第46卷第5期 46(5): 1~9
2015年5月 May 2015
基于越橘果实转录组测序WBC型
转运蛋白基因发掘及表达分析
康立敏，孙海悦，陈 丽，刘红弟，耿金曼，盖钰卓，刘禹姗，王 静，汪立宇，李亚东*
（吉林农业大学园艺学院，长春 130118）
摘 要：为发掘越橘中WBC型（White brown complex）ABC转运蛋白（ATP-binding cassette transporters）基因，
研究其与次生代谢物质（Secondary metabolite）运输关系，从越橘果实转录组测序文库中筛选出21个编码WBC型转
运蛋白基因。其中10个基因上调表达，11个基因下调表达，10个上调表达基因中有7个基因显著上调表达。以越
橘‘北陆’（Northland）根、茎、叶芽、叶、花芽、花、绿果、粉果、蓝果、蓝果种子、蓝果果皮和蓝果果肉为试验
材料，对7个显著上调表达基因进行实时荧光定量PCR（Real-time fluorescence quantitative PCR，qRT-PCR）分析，
研究在越橘各个器官和果实发育不同阶段中表达模式。结果表明，越橘中7个WBC转运蛋白基因中有5个基因在
果皮和果肉中的表达情况与转录组分析结果一致。越橘所有组织器官中均能检测到WBC型转运蛋白表达，但表达
量 不 同 。Unigene5067_All 和 Unigene27766_All 在 根 中 表 达 量 最 高 ，Unigene14517_All、Unigene27928_All 和
Unigene29820_All分别在茎、花和蓝果中表达量最高，Unigene34381_All和Unigene34438_All表达量从绿果、粉果
到蓝果呈递增表达模式，与越橘中花色素苷累积呈现一致性，推测这两个WBC转运蛋白基因可能参与越橘次生代
谢物运输。有助于阐明越橘中WBC转运蛋白生理生化功能。
关键词：越橘；WBC型转运蛋白；荧光定量PCR；表达分析
中图分类号：S663.9 文献标志码：A 文章编号：1005-9369（2015）05-0001-09
康立敏,孙海悦,陈丽,等.基于越橘果实转录组测序WBC型转运蛋白基因发掘及表达分析[J].东北农业大学学报, 2015, 46(5):
1-9.
Kang Limin, Sun Haiyue, Chen Li, et al. Gene discovery and expression analysis of WBC transporters based on blueberry
fruit transcriptome analysis[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2015, 46(5): 1-9. (in Chinese with English ab-
stract)
Gene discovery and expression analysis of WBC transporters based
on blueberry fruit transcriptome analysis/KANG Limin, SUN Haiyue, CHEN Li, LIU
Hongdi, GENG Jinman, GAI Yuzhuo, LIU Yushan, WANG Jing,WANG Liyu, LI Yadong(School of
Horticulture, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)
Abstract: To explore the white brown complex (WBC) type gene of ATP- binding cassette (ABC)
transporters in blueberry, and study its relationship with secondary metabolite transportation, 21 Unigenes
encoding WBC transporter were screened out from blueberry fruit transcriptome. Total 10 Unigenes were up-
收稿日期：2015-02-06
基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201103037）；国家自然科学基金项目（31301755）；高等学校博士学科点专项科研基金（2013222312
0004）；人事部留学人员科技活动择优资助项目
作者简介：康立敏（1987-），女，硕士研究生，研究方向为果树遗传育种与生物技术。E-mail: 836177565@qq.com
*通讯作者：李亚东，教授，博士生导师，研究方向为果树种质资源与分子生物学。E-mail: blueberryli@163.com
网络出版时间 2015-4-30 14:31:00 [URL] http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150430.1431.005.html
东 北 农 业 大 学 学 报 第46卷
ABC转运蛋白（ATP-binding cassette transport⁃
ers）是蛋白家族之一，广泛存在于原核与真核生物
中[1]。大多数ABC转运蛋白都能与ATP结合并通过
水解ATP释放能量调控物质跨膜运输，运输底物
包括氨基酸、多糖、多肽、金属离子、生物碱、
酚类、萜类、蜡和药物等[2]。植物ABC转运蛋白在
植物降解脂质、合成叶绿素、转运生长素、植物
抗病、抗重金属、解毒外源毒素和调节气孔关闭
等一系列过程中发挥作用，在植物生长发育过程
中起直接或间接作用[2-3]。
根据ABC转运蛋白保守序列的同源性与结构域
组成形式，可将ABC转运蛋白分为九大亚家族（AB⁃
CA-ABCI）[4-5]，植物中ABCA到ABCD亚家族是正向
“跨膜结构域（Transmembrane domain，TMD）-核苷
酸结合域（Nucleotide-binding domain，NBD）”结构
域形式，然而，ABCG亚家族包含反向“NBD-
TMD”组织结构域，可溶性ABCE和ABCF亚家族
的结构特征有 2个 NBDs结构域而没有 TMD结构
域，ABCI中只含有 1个 NBD结构域 [6- 8]。其中
ABCG亚家族包括 WBC（White brown complex）型
ABC转运蛋白和PDR（Pleiotropic drug resistance）型
ABC转运蛋白。WBC型ABC转运蛋白最初是在黑
腹果蝇内与眼色素形成和运输有关的白褐复合体
蛋白，具有运输眼色素前体功能[9]。拟南芥中包含
29个半分子WBC转运蛋白，因此成为拟南芥中最
大的亚家族 [10]。植物中已知WBC转运蛋白具有多
种生理生化功能。角果中突变的GhWBC1会导致
植株变矮且减产[11]，调控棉纤维和果树生长发育[12]；
拟南芥中 AtABCG11（AtWBC11）和 AtABCG12（At⁃
WBC12，CER5）形成异源二聚体后由表皮到角质
层运输脂质 [13-14]，AtWBC11和AtWBC12突变体的
表型分析显示，AtABCG11和AtABCG12能输出蜡
质，突变的WBC11导致植株矮小、不育、生殖器
官融合，减少叶子表皮角质与蜡质积累，对表皮
形成非常重要 [14-17]；转基因植物中AtABCG19（At⁃
WBC19）具有耐药性，耐药机制是在转基因烟草中
通过使用CaMV 35S启动子表达而获得，使烟草具
有卡那抗性[18]；拟南芥中AtABCG22（AtWBC23）可
调节气孔关闭，植物中AtWBC23主要在气生器官
的保卫细胞中表达，突变的AtWBC23导致叶片温
度降低，增加水分流失，表明可通过调节气孔提
高蒸腾效率[19]。植物中ABCG25（AtWBC 26）的超表
达会使叶片温度升高，影响气孔调节，说明 At⁃
WBC26运输脱落酸（Abscisic acid，ABA）并且参与
细胞内 ABA 信号转导途径 [20]，此外，超表达
AtABCG25（AtWBC26）参与从绒毡层到花药小室运
输孢粉素前体过程[21-22]。但这些功能并不是WBC亚
家族共有特征，而越橘中WBC转运蛋白是否具有
上述功能，需要进一步验证。
越橘是杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vaccini⁃
um）果树，其生长状态是多年生落叶、常绿灌木或
小灌木树种，越橘果实除含有维生素、多糖、酸、
regulated expression, of which seven Unigenes were significantly up-regulated, and 11 genes were down-
regulated expression. Real- time fluorescence quantitative PCR (qRT- PCR) was performed on seven
significantly up-regulated Unigenes to examine the expression pattern during blueberry development stage
and several different organs, including roots, stems, leaf buds, leaves, blossoms, blossom buds, green fruits,
pink fruits, blue fruits, seeds of blue fruit, peel of blue fruit and pulps of blue fruit as experimental materials.
The qRT-PCR results showed that the expression pattern of five genes were consistent with the results of
transcriptome analyses. WBC genes expressed in all tested tissues and organs of blueberry, but had
different expression levels. Unigene5067_All and Unigene27766_All highly expressed in roots, Unigene
14517_All, Unigene27928_All and Unigene29820_All highly expressed in stems, blossoms and blue-fruits,
respectively. Furthermore, Unigene34381_All and Unigene34438_All showed an increasing expression
pattern from green-fruits, pink-friuts to blue-fruits, this concurrence with the accumulation of anthocyanins in
blueberry, the results indicated the two WBC transporter genes maybe participate in the secondary
metabolite transportation of blueberry. This study could help elucidate the biological and physiological
functions of WBC transporters in blueberry.
Key words: blueberry; WBC transporter; real-time quantitative PCR; expression analysis
··2
康立敏等：基于越橘果实转录组测序WBC型转运蛋白基因发掘及表达分析第5期
花青素苷、SOD、自由基、蛋白质、脂肪外，以及
丰富的钾、铁、锌、锰等微量元素，具有抗氧
化、抗癌、预防脑神经衰老、增强心脏等独特药
理功能[23]。越橘整个生命过程中产生大量次生代谢
产物，这些代谢产物发挥不同生理生化功能 [24]，
WBC型转运蛋白可能参与越橘某个生理生化过
程。目前，利用分子生物学研究手段揭示越橘次
生代谢途径及其调控机理已成为研究热点，但有
关次级代谢产物的跨膜运输过程鲜见报道，而越
橘中WBC型转运蛋白参与次级代谢产物运输的研
究尚未见报道。
本文以越橘 12个组织器官为试验材料，基于
越橘果实转录组测序文库，筛选出显著上调表达
的WBC型转运蛋白，并利用实时荧光定量 PCR
（Real- time fluorescence quantitative PCR， qRT-
PCR）技术对WBC型转运蛋白在越橘各个组织器官
的表达量进行分析，可为越橘中WBC型转运蛋白
基因克隆及其功能鉴定奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料和主要试剂
试验材料为越橘品种‘北陆’，采自吉林农业
大学小浆果实验基地，叶芽和花芽于萌芽期（2013
年 5月上旬）采取，花于花期（2013年 5月中旬）采
取，根（直径小于 2 mm）、幼茎、叶（新梢顶端的
1~2片幼叶）于快速生长期（2013年 6月上旬）采
取，绿果于绿果期（2013年6月中旬）采取，粉果于
转色期（2013年 7月上旬）采取，蓝果于成熟期
（2013年7月中下旬）采取，将采取的蓝果果皮、果
肉与种子迅速分离，用锡纸包好后放在液氮中冷
冻，所有样品用液氮冷冻后于-80 ℃保存备用。
cDNA第一条链的合成试剂盒PrimeScriptTM RT
reagent Kit with gDNA Eraser和荧光定量 PCR试剂
盒 SYBR® Premix Ex TaqTM（Tli RnaseH Plus）均购自
宝生物工程（大连）有限公司。DEPC、乙醇、Tris
碱、HCl、NaCl、 SDS、NaOH、Na2EDTA- 2H2O、
LiCl-H2O、亚精胺、CTAB、PVP、氯仿、异戊醇、
水饱和酚（pH 4.5）均购自上海生物工程有限公司。
1.2 WBC转运蛋白的筛选及其差异表达分析
本试验根据李晓艳[25]利用 Illumina/Solexa测序
技术对越橘蓝果果肉（对照）和果皮组织进行转录
组测序的结果进行分析，主要方法是将测序得到
短序列（Clean reads）上传至 NCBI 中的 Sequence
Read Archive 数 据 库（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
Traces/sra/sra.cgi）进行分析，然后将得到的所有
All- unigene序列通过 Blast X与蛋白数据库 NR
（Non-redundant）、Swiss-Port、COG（Clusters of Or⁃
thologous Groups）和 KEGG（Kyoto Encyclopedia of
Genes and Genomes）进行比对分析（E- value<1.0e-
5），根据NR注释信息利用GO（Gene Ontology）进行
功能注释，GO可以描述基因分子功能、细胞组分
和其参与的生物过程，进而对All-unigene做功能
分类统计，获得与已知的All- unigene具有最高序
列相似性的蛋白，最终得到该All-unigene蛋白功
能分类的注释信息。根据越橘果实转录组测序的
All-unigene分析结果，筛选出所有编码ABC转运
蛋白的基因，对其进行基因家族分类进而得到编
码WBC型转运蛋白的转录本。
All-unigene表达量利用 RPKM（Reads Per kb
per Million reads）法进行计算[26]，计算公式为RPKM=
109C/（N×L）。RPKM为所测Unigene X的表达量，C
为唯一比对到的Unigene X reads数，N为唯一比对
到的所有Unigene总 reads数，L为Unigene X的碱
基总数。差异表达倍数的数量关系用 Log2Ratio的
值表示，即根据 Log2Ratio=log2TB/TA（TB/TA =
TBRAAPE RPKM / TARAAPE RPKM）值的正负确定
该基因在果皮和果肉两个文库中的表达情况，其
中 TBRAAPE RPKM 为基因在果皮中表达量，
TARAAPE RPKM为基因在果肉中表达量。如果
log2Ratio为负值，则为下调表达基因，表明该基因
在果肉组织中富集，当 log2Ratio≤-1时，表明该基
因在果肉组织中显著下调表达；如果 log2Ratio为正
值，则为上调表达基因，表明此基因在果皮组织
中富集，当 log2Ratio≥1时，表明该基因在果皮组
织中显著上调表达。
1.3 RNA提取和反转录合成cDNA
采用改良的CTAB法提取各组织器官RNA，此
法参照 Jaakola等 [27]发表的从欧洲越橘（V. myrtillus
L.）果实中提取RNA的方法并根据实际情况进行略
加改动。每个组织器官分别提取 3次合格的RNA。
RNA完整性通过 1％琼脂糖凝胶电泳检测，用
NanoPhotometerTM P-Class P360对RNA样品浓度和
纯度进行定量分析。
cDNA 合成参照 PrimeScriptTM RT reagent Kit
··3
东 北 农 业 大 学 学 报 第46卷
with gDNA Eraser（TaKaRa）试剂盒操作方法进行，
将12个组织器官统一浓度，将得到的cDNA产物直
接用于荧光定量PCR反应或-20 ℃贮存备用。
1.4 引物设计与qRT-PCR反应
根据显著上调表达的WBC型转运蛋白中间片
段和 qRT-PCR引物设计原则，用 Primer Express®
Software v3.0.1（Applied Biosystems）设计 qRT-PCR
上下游引物（见表1），引物由上海生工生物工程股
份有限公司合成。用每个组织器官反转录合成的
cDNA为模板，以欧洲越橘的甘油醛-3-磷酸-脱
氢酶（Glyceraldehyde- 3- phosphate dehydrogenase，
GAPDH）（GenBank登录号：AY123769）为内参基
因作对照[28]。PCR反应体系如下: 2 × SYBR® Premix
Ex Taq 10 μL；PCR Forward Primer（10 μmol · L-1）
0.8 μL； PCR Reverse Primer（10 μmol · L- 1）0.8
μL；50x ROX Reference DyeⅡ 0.4 μL；RT reaction
solution 2 μL；ddH2O 6 μL。反应程序：95 ℃ 30
s； 95 ℃ 10 s， 60 ℃ 20 s， 30个循环； 95 ℃ 1
min；55 ℃ 30 s；95 ℃ 30 s。反应结束后，核对
qRT-PCR溶解曲线和扩增曲线是否正确，采用公
式2-△Ct计算每个基因的相对表达量，重复3次，计
算平均值来减少误差。
转录本序列号Transcript ID
GAPDH
Unigene5067_All
Unigene14517_All
Unigene27766_All
Unigene29820_All
Unigene27928_All
Unigene34381_All
Unigene34438_All
上游引物Forward primer
（5→3）
CATCCACTCTATCACCGCAACAC
CTGGTTATCAGGCCCTTCGAA
AAGAACGGCGCCATGACTATT
GTTCTTCGCATTCGCCATGT
AATAGAGCCTGGCCGCATTAC
CGCTTGTTGGAGGATTTGGA
CCTTGATTGCTTGGCAGGTAGA
CTATGGTTCCTGGTGAGCCAAA
下游引物Reverse primer
（5→3）
GCAGGCAACACCTTACCAACAG
AACACGAGAATCCGGTACCCA
GCTATCGTTATCCGACTGCCAC
TGTGTGCTGTTTCTCGCATGA
CCAGTCATCTTGCATCCAACTG
ACACCCGTCGTTCTTGAAGGT
TGACATAAGCCACAGCACCGT
AGCACGGCAAATAAGTCCCAC
表1 实时荧光定量PCR所用引物
Table 1 Primers for real-time quantitative PCR
2 结果与分析
2.1 WBC型转运蛋白表达基因的筛选结果
由于越橘没有全基因组数据，已知生物信息
量又有限，限制WBC型转运蛋白候选基因发掘及
相关功能鉴定。本试验利用 Illumina/Solexa测序技
术对越橘成熟果实进行转录组测序，共获得34 464
条All-Unigenes，从而使WBC型转运蛋白基因发掘
成为可能。从注释为ABC转运蛋白的All-Unigenes
中共筛选出 21个编码WBC型转运蛋白的基因（见
表 2），将获得基因的成熟果实果皮和果肉文库进
行差异比较分析，结果显示，上调表达基因 10
个，下调表达基因11个。
10个上调表达基因中有 7个基因差异显著
（log2Ratio≥1），即 Unigene5067_All、Unigene14517_
All、Unigene27766_All、Unigene27928_All、Unigene
29820_All、Unigene34381_All和 Unigene34438_All
在果皮中显著富集，其中 Unigene34381_All、
Unigene27928_All 和 Unigene34438_All 差异极显
著，基因差异表达数值分别是16.5532、11.6723和
7.4024，数值均>5，且Unigene34381_All基因差异
最显著；3个基因差异不显著（0≤log2Ratio<1），即
Unigene9326_All、Unigene9727_All和 Unigene14276_
All基因差异不显著。11个下调表达基因中也是7个
基因差异显著（log2Ratio≤-1），即 Unigene24734_
All、Unigene21413_All、Unigene22120_All、Unige⁃
ne23455_All、 Unigene22087_All、 Unigene21420_
All 和 Unigene23207_All 差异显著，其中 Unige⁃
ne24734_All、 Unigene21413_All 和 Unigene22120_
All差异极其显著，基因差异表达的数值分别是-
12.1154、-8.8887和-5.0507，均小于-5，且Unige⁃
ne24734_All差异最显著；4个基因差异不显著（-
1ne992_All、 Unigene10823_All 和 Unigene2605_All
基因差异不显著。
10个上调表达基因中，Unigene27928_All和
Unigene34381_All在果肉中基因表达量最低均为
0；果肉中基因表达量最高的是 Unigene14276_
··4
康立敏等：基于越橘果实转录组测序WBC型转运蛋白基因发掘及表达分析第5期
All，其在果肉中基因表达量为 5.4783；果皮中基
因表达量最高的是Unigene34438_All，在果皮中基
因表达量为129.8617；果皮中基因表达量最低的是
Unigene27928_All， 在 果 皮 中 基 因 表 达 量 为
3.2638。11个下调表达基因中，Unigene10823_All
在果肉和果皮中表达量均最高，在果肉中基因表
达量为 26.5392，在果皮中基因表达量为 22.9077，
但其差异表达的数值较低仅为-0.2123；Unige⁃
ne24734_All和 Unigene21413_All在果皮中表达量
最低均为 0，且Unigene21413_All在果肉中表达量
也最低，表达量仅为0.4740。
2.2 RNA的质量检测
如图 1所示，越橘各组织器官总RNA电泳图
像无明显拖尾现象，28S和 18S两条条带清晰，同
时28S亮度约为18S的2倍，存在模糊的5S亚基条
带，说明 RNA降解程度较小，即提取的RNA完整
性较好。RNA核酸定量检测结果显示，A260/A280比
值约为 2.0，A260/A230比值>2.0，说明 RNA纯度较
高，质量较好。RNA平均产率 791.5 ng · μL-1，可
用于反转录合成cDNA进行荧光定量PCR反应。
转录本序列号Transcript ID
Unigene34381_All
Unigene27928_All
Unigene34438_All
Unigene27766_All
Unigene14517_All
Unigene29820_All
Unigene5067_All
Unigene9326_All
Unigene9727_All
Unigene14276_All
Unigene24734_All
Unigene21413_All
Unigene22120_All
Unigene23455_All
Unigene22087_All
Unigene21420_All
Unigene23207_All
Unigene7047_All
Unigene992_All
Unigene10823_All
Unigene2605_All
转录本长度（bp）Transcript length
894
367
1 306
2 457
2 334
760
539
845
651
549
241
282
261
622
633
671
443
2 364
476
2 536
448
果肉中基因表达量TARAAPE RPKM
0.0000
0.0000
0.7676
1.2241
5.1830
3.2538
4.7120
3.8757
5.1333
5.4783
4.4372
0.4740
6.9140
9.5633
6.7575
9.6618
10.4100
13.0618
10.9520
26.5392
18.0516
果皮中基因表达量TBRAAPE RPKM
96.1636
3.2638
129.8617
23.4005
19.6649
6.8058
9.5962
6.9588
7.8616
6.2479
0.0000
0.0000
0.2086
0.3051
0.4301
1.9474
3.0726
7.6003
9.3794
22.9077
17.1359
差异表达的数量关系log2 Ratio
16.5532
11.6723
7.4024
4.2567
1.9238
1.0646
1.0261
0.8444
0.6149
0.1896
-12.1154
-8.8887
-5.0507
-4.7717
-3.9737
-2.3107
-1.7604
-0.7812
-0.2236
-0.2123
-0.0751
上调/下调Up/Down
Up
Up
Up
Up
Up
Up
Up
Up
Up
Up
Down
Down
Down
Down
Down
Down
Down
Down
Down
Down
Down
表2 越橘果实 Illumina/Solexa测序文库中编码WBC型转运蛋白的Unigene序列
Table 2 Unigene sequences encoding WBC transporter in Illumina/Solexa sequencing library of blueberry fruits
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1-根；2-茎；3-叶；4-叶芽；5-花；6-花芽；7-绿果；8-粉果；9-蓝果；10-蓝果果皮；11-蓝果果肉；12-蓝果种子
1-Root；2-Stem；3-Leaf；4-Leaf bud；5-Blossom；6-Blossom bud；7-Green fruit；8-Pink fruit；9-Blue fruit；
10-Peel of blue fruit；11-Pulp of blue fruit；12-Seed of blue fruit
图1 越橘不同组织器官总RNA提取的琼脂糖凝胶电泳检测
Fig. 1 Agarose gel analysis of total RNA extracted from different tissues and organs of blueberry
5S
28S18S
10 11 12
··5
东 北 农 业 大 学 学 报 第46卷
2.3 WBC基因时空表达分析
7个上调表达基因中有 5个基因在成熟果实果
皮中的表达量高于果肉，而有 2个基因在成熟果
实果皮中表达量低于果肉。即 Unigene5067_All、
Unigene14517_All、 Unigene27766_All、 Unigene34
381_ All和Unigene34438_All在成熟果实果皮中表
达量高于果肉，与转录组分析结果一致，而Unige⁃
ne27928_All和 Unigene29820_All在成熟果实果皮
中表达量低于果肉，与转录组分析结果不一致。
qRT-PCR反应结果显示，所有组织器官中均
能检测到显著上调表达的WBC转运蛋白基因的表
达，但表达量不同（见图2）。
图2 越橘不同组织和器官中显著上调表达的WBC转运蛋白的基因相对表达量
Fig. 2 Gene relative expression of WBC transporter in different tissues and organs of blueberry
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1-根；2-茎；3-叶芽；4-叶；5-花芽；6-花；7-绿果；8-粉果；9-蓝果；10-蓝果果皮；11-蓝果果肉；12-蓝果种子
1-Root；2-Stem；3-Leaf bud；4-Leaf；5-Blossom bud；6-Blossom；7-Green fruit；8-Pink fruit；9-Blue fruit；
10-Peel of blue fruit；11-Pulp of blue fruit；12-Seed of blue fruit
10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
相
对
表
达
量
Rel
ativ
eex
pres
sion
0.300
0.240
0.180
0.120
0.060
0.000
Unigene 5067_All Unigene 14517_All
Unigene 27766_All Unigene 27928_All
Unigene 29820_All Unigene 34381_All
Unigene 34438_All
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
相
对
表
达
量
Rel
ativ
eex
pres
sion
0.300
0.240
0.180
0.120
0.060
0.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
相
对
表
达
量
Rel
ativ
eex
pres
sion
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
相
对
表
达
量
Rel
ativ
eex
pres
sion
0.125
0.100
0.075
0.050
0.025
0.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
相
对
表
达
量
Rel
ativ
eex
pres
sion
0.015
0.012
0.009
0.006
0.003
0.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
相
对
表
达
量
Rel
ativ
eex
pres
sion
0.300
0.240
0.180
0.120
0.060
0.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
相
对
表
达
量
Rel
ativ
eex
pres
sion
0.150
0.120
0.090
0.060
0.030
0.000
··6
康立敏等：基于越橘果实转录组测序WBC型转运蛋白基因发掘及表达分析第5期
Unigene5067_All和Unigene27766_All在根中表
达量最高，同时Unigene5067_All在茎、花芽以及
种子中表达量也较高，而Unigene27766_All在其他
组织器官中表达量远低于根；Unigene14517_All在
茎中表达量最高，在绿果中表达量最低；Unige⁃
ne27928_All在花中表达量最高，在叶芽、叶、花
芽、绿果、蓝果和种子中表达量均很低，Unige⁃
ne29820_All 在蓝果中表达量最高，但 Unige⁃
ne27928_All和Unigene29820_All与其他5个基因不
同的是成熟果实不同组织中其表达量最高的部位
不是果皮或种子而是果肉；Unigene34381_All和
Unigene34438_All表达情况相似，从绿果、粉果到
蓝果表达量呈递增趋势，且在成熟果实中的表达
量均表现为果皮>种子>果肉，其他器官中茎、叶
芽、叶和花芽的表达量均大于根和花。
3 讨论与结论
ABC转运蛋白广泛存在于植物中，并参与植
物生长发育过程，植物中获得第一个ABC转运蛋
白是从拟南芥中克隆的AtPGP1，是一种MDR（Mul⁃
tidrug/pheromone exporter）型糖蛋白的同系物[29]。此
后，在植物中不断有ABC转运蛋白被发现，水稻
和拟南芥中分别有 128个 [30]和 129个 [10]可编码ABC
转运蛋白基因，数量居所有生物中完成全基因组
测序前二位。由于ABC转运蛋白参与植物中重要
生理生化过程，得到广泛关注，但是目前对于
ABCG亚家族中WBC型转运蛋白的研究并不多
见。至今生物体内发现的 ABCG蛋白已超过 140
个，但水稻和拟南芥基因组中分别只有 30个 [30]和
29个 [10]WBC型转运蛋白，本试验从越橘成熟果实
转录组中就筛选到21个差异表达的WBC型转运蛋
白转录本，越橘中大量的WBC转运蛋白基因可能
与其广泛的生理生化功能相关。
转录组测序结果显示，21个差异表达的WBC
型转运蛋白基因中有 10个基因在果皮组织中富
集，另外 11个基因在果肉组织中富集。本试验初
步研究在果皮组织中显著富集的7个基因，其中只
有 Unigene5067_All、 Unigene14517_All、 Unigene
27766_All、Unigene34381_All和Unigene34438_ All
5个基因在果皮和果肉中的表达情况与转录组分析
结果一致（果皮中表达量大于果肉），而 Unige⁃
ne27928_All和 Unigene29820_All在果皮和果肉中
的表达情况与转录组分析结果不一致（果皮中表达
量小于果肉）。产生该结果原因可能是：由于 Illu⁃
mina/Solexa测序单序列读长约100 bp，存在测序错
误率 [31]，即Unigene27928_All和 Unigene29820_ All
可能在果肉组织中表达量高于果皮；也可能由于
转录组测序与 qRT-PCR的样品不是同一年份采
取，不同气候条件和不同栽培管理条件对试验结
果有影响，采取的样品间存在差异，或反转录酶
和 qRT-PCR样品中DNA聚合酶活性与效率不同，
导致分析结果不一致。
本试验利用 qRT-PCR对 7个显著上调表达
WBC转运蛋白在越橘不同组织和器官中的表达量
进行检测，试验结果表明，在越橘每个组织器官
中均能检测到WBC转运蛋白基因，但表达量不
同，说明WBC转运蛋白在越橘中具有一定组织特
异性。本文根据每个基因表达量预测各自功能。
OsABCG34通过重金属（包括Pb、Cd、Cr和 Ar）胁
迫下调表达，但是通过干旱处理后显著上调表
达，表明OsABCG34 在根中功能是处理重金属和
干旱胁迫[32]，ABCG转运蛋白中的PDR亚家族成员
在植物根中含量较高，参与抗真菌双萜到叶片表
面的运输，保护植物免受外界异源物质侵害，逆
境胁迫环境下，还能排出胞内有毒代谢物[33-34]。由
于 Unigene5067_All和 Unigene27766_All在根中表
达量最高，因此推测 Unigene5067_All 和 Unige⁃
ne27766_All可能与PDR亚家族功能相似，可能具
有抵制重金属污染和干旱环境，防御土壤微生物
侵害或有毒代谢物积累功能。AtWBC12参与蜡质
单体运输，即如果AtWBC12发生突变，茎表面蜡
质含量就会减少 [35]。Unigene14517_All在茎中表达
量最高，推测其可能与蜡质单体的运输有关。
OsABCG15在花粉外膜形成与花粉发育方面起关键
作用，OsABCG15在早期小孢子阶段的花药中表达
量高，但在根、叶和生殖器官中几乎无表达[32]，此
外，拟南芥中OsABCG15的同系物AtABCG26参与
从绒毡层细胞到花药小室运输孢粉素脂质前体，
从而促进花粉表面花粉外膜形成 [21- 22]，Unige⁃
ne27928_All在花中表达量最高，其他组织器官中
很低，推测Unigene27928_All可能参与花粉发育和
花粉外膜的形成过程。
花色素苷主要存在于大部分有颜色花、叶
片、果实和种子中，颜色变化过程是从粉色、红
··7
东 北 农 业 大 学 学 报 第46卷
色到深蓝色[36]。越橘果实中花色素苷是最重要的次
生代谢物质，含量在众多水果和蔬菜当中高居榜
首 [37]。Unigene34381_All和Unigene34438_ All表达
量在花期与粉果期较低，在绿果期表达量最低，
果实接近成熟时才开始迅速增长，完全成熟时达
到最高，成熟果实果皮中表达量最高，明显高于
果肉组织，与越橘中花色素苷含量变化呈现一致
性[38]，说明这两个基因可能在越橘果实成熟期间，
在花色素苷形成后向液泡转运的过程中起到调控
作用。同时 Unigene29820_All在蓝果中表达量最
高，推测Unigene29820_All也可能参与花色素苷合
成过程。
转录组测序技术是研究未知基因功能重要手
段，本试验根据越橘成熟果实果肉和果皮组织的
转录组测序文库，共筛选出21个编码WBC转运蛋
白基因，对显著上调表达 7个基因进行 qRT-PCR
反应，根据qRT-PCR反应结果，克隆WBC转运蛋
白，进行生物信息学和遗传学分析，其功能验证
有待进一步研究。本文可为今后研究WBC转运蛋
白功能奠定基础。
[ 参 考 文 献 ]
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