全 文 ：吉林农业大学学报 2015，37(6) :674～681 http:/ / xuebao．jlau．edu．cn
Journal of Jilin Agricultural University E-mail:jlndxb@ vip．sina．com
基于转录组测序的越橘 PDＲ 转运蛋白基因的
发掘及其表达分析
*
刘红弟，陈 丽，康立敏，耿金曼，孙海悦
＊＊
，张志东
＊＊
吉林农业大学园艺学院，长春 130118
摘 要:以越橘果实转录组测序文库为基础，借助生物信息学方法对越橘 PDＲ型转运蛋白基因进行鉴定，并
利用实时荧光定量 PCＲ技术对其在越橘不同器官和组织中的相对表达量进行分析。结果表明:越橘果实至
少含有 30个 PDＲ转运蛋白基因;从越橘果皮和果肉差异表达文库中筛选出 21个差异表达基因，且都是在果
皮中上调表达的基因;通过 qＲT－PCＲ分析，发现 21个 PDＲ转运蛋白基因在越橘不同器官和组织中的表达具
有组织特异性，其中有 16个基因在根中表达量最高。
关键词:越橘;多向耐药性基因;基因发掘;表达分析
中图分类号:S663. 9 文献标识码:A 文章编号:1000-5684(2015)06-0674-08
DOI:10．13327 / j．jjlau．2015．2415
引文格式:刘红弟，陈丽，康立敏，等．基于转录组测序的越橘 PDＲ转运蛋白基因的发掘及其表达分析［J］．吉
林农业大学学报，2015，37(6):674-681．
Gene Discovery and Expression Analysis of PDＲ Transporters Based
on Blueberry Transcriptome Sequencing
LIU Hongdi，CHEN Li，KANG Limin，GENG Jinman，SUN Haiyue＊＊，ZHANG Zhidong＊＊
College of Horticulture，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China
Abstract:Bioinformatics was used to identify blueberry PDＲ transporters based on transcriptome se-
quencing library of blueberry fruit． And real-time quantitative PCＲ was performed to analyze the rel-
ative expression levels of PDＲ genes in different organs and tissues of blueberry． The results showed
there were at least 30 PDＲ transporters in blueberry fruit． Twenty-one differentially expressed genes
were selected from the differences in tag frequencies in the skin and pulp libraries． And they were
up-regulated genes in the skins of blueberry． The qＲT－PCＲ results demonstrated that expression of
21 PDＲ transporters had tissue specificity in different organs and tissues of blueberry，among which
expression levels of 16 genes were the highest in the roots．
Key words:Vaccinium;pleiotropic drug-resistant gene;gene discovery;expression analysis
植物 ABC 转运蛋白(ATP-binding cassette
transporters)家族是目前已知最大、功能最广泛的
蛋白家族，大多数 ABC转运蛋白在生物体内具有
转运活性，能够利用 ATP 水解释放的能量实现底
＊
＊＊
基金项目:吉林省财政厅育种项目(2012004) ，农业部公益性行业(农业)科研专项(201103037) ，国家自然科学基金项目
(31301755) ，教育部博士点基金项目(20132223120004) ，人事部留学人员科技活动择优资助项目
作者简介:刘红弟，女，在读硕士，研究方向:果树遗传育种与生物技术。
收稿日期:2014-12-06
通讯作者
刘红弟等:基于转录组测序的越橘 PDＲ转运蛋白基因的发掘及其表达分析
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
物在细胞内外的跨膜转运，其转运底物包括多糖、
多肽、重金属螯合物、生物碱和药物等［1］。ABC
转运蛋白在生物体内参与一些重要的生理过程，
如细菌耐药性、次生代谢产物积累、生物及非生物
胁迫反应和肿瘤细胞的抗药性等，因此引起人们
的广泛关注［2］。
ABC 转运蛋白家族共有 8 个亚族:ABCA、
ABCB、ABCC、ABCD、ABCE、ABCF、ABCG、ABCH，
包括多向耐药性蛋白(Pleiotropic drug resistance，
PDＲ)、多药耐药性蛋白(Multidrug resistance，
MDＲ)、多药耐药性相关蛋白(MDＲ-associated
protein，MＲP)等［3］。其中 ABCG 亚族是 ABC 转
运蛋白家族中最大的亚族，包括 PDＲ 型 ABC 转
运蛋白以及 WBC(White-brown complex homo-
logue)型 ABC转运蛋白。PDＲ转运蛋白作为 AB-
CG亚族中的一个分支，是植物和真菌中特有的一
种转运蛋白［4］。近年来，已经有多种植物 PDＲ基
因被成功克隆，在水生植物浮萍(Spirodela polyr-
rhiza)中鉴定出第一个植物 PDＲ 转运蛋白基因
SpTUＲ2［5］，SpTUＲ2 的表达受 ABA、低温和盐胁
迫的诱导［6］，表明其在非生物胁迫中起一定作
用。水稻(Oryza sativa)OsPDＲ9［7］和拟南芥(Ara-
bidopsis thaliana)AtPDＲ12［8-9］在根部的表达受到
金属离子和缺氧等非生物胁迫诱导。烟草(Nic-
otiana plumbaginifolia)NpPDＲ1 可被茉莉酸诱导
表达，并参与次生代谢产物的分泌，在植物防御中
发挥其功能［10］。此外植物 PDＲ 转运蛋白在重金
属解毒及植物激素运输等生理过程中都发挥作
用［4］。
越橘为杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vaccini-
um)多年生灌木，是古老且具经济价值的小浆果。
相对于其他果树，越橘的一个突出特点是喜强酸
性土壤，其栽培最适宜的土壤 pH为 4. 0～5. 5［11］。
在强酸性土壤条件下，土壤中的重金属主要以离
子态存在，pH越低，土壤中游离出来的重金属含
量越大，非必需重金属元素和过量的必需重金属
元素在根部细胞中积累都会对植物的生长和发育
造成一定伤害［12-14］。PDＲ 型 ABC 转运蛋白可以
将重金属与植物螯合肽的结合物转入液泡，或运
输到细胞膜外固定在细胞壁上，从而解除重金属
毒害［15］。本研究基于越橘果实转录组测序文库，
鉴定越橘 PDＲ 型 ABC 转运蛋白基因，并利用实
时荧光定量 PCＲ 技术，对 PDＲ 转运蛋白基因在
越橘的不同器官和组织中的表达量进行检测，以
期为确定 PDＲ转运蛋白基因在越橘中的功能奠
定基础，为今后从器官水平研究次生代谢产物积
累的分子调控机理提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 植物材料
选取吉林农业大学小浆果种质资源圃中越橘
品种“北陆”(Northland)五年生健壮植株为试材，
分别于不同时期采集不同器官。萌芽期(2013 年
5月上旬)采集花芽和叶芽，开花期(2013 年 5 月
中下旬)采集花(刚开放的花) ，迅速生长期(2013
年 6月上旬)采集根(直径＜2 mm)、叶(新梢顶端
第 1～2 片幼叶)和茎(幼嫩的茎) ，绿果期(2013
年 6月中旬)采集绿果(直径约 10 mm) ，转色期
(2013年 7月上旬)采集粉果(直径约 14 mm) ，成
熟期(2013 年 7 月中旬)采集蓝果(直径约
18 mm)。将蓝果的果皮、果肉和种子迅速分离。
所有样品在液氮中速冻后放入－80 ℃冰箱中保
存。
1. 2 转录组数据分析及基因筛选
采用高通量测序技术(Illumina /Solexa)对
“北陆”蓝果的果皮和果肉 2 份材料进行转录组
测序，测序数据上传至 NCBI Short Ｒead Archive
数据库，登录号:SＲA046311［16］。通过 BlastX 将
获得的 All-unigene 序列与蛋白数据库 NＲ(Non-
redundant)、Swiss-Port、KEGG(Kyoto encyclopedia
of genes and genomes)和 COG(Clusters of ortholo-
gous groups)进行比对，比对参数设为 E＜1. 0e－5，
得到与给定的 All-unigene 具有最高序列相似性
的蛋白，从而得到该 All-unigene 的蛋白功能注释
信息。利用 GO(Gene ontology)对 All-unigene 的
分子功能、细胞组分和参与的生物过程进行描述。
根据 KEGG 注释信息对 All-unigene 进行代谢通
路注释。根据每个 All-unigene 的注释信息筛选
ABC转运蛋白基因，并将其进行家族分类，进而
确定 PDＲ型 ABC转运蛋白基因。
1. 3 基因表达量计算
越橘转录组测序文库中 All-unigene 表达量
的计算使用 ＲPKM(Ｒeads per kb per million
reads)法［17］，计算公式为 ＲPKM =(106 ×C)/(N×
L×10－3) ，设 ＲPKM 为 Unigene A 的表达量，则 C
为唯一比对到 Unigene A的 reads 数，N 为唯一比
576
吉林农业大学学报 2015年 12月
Journal of Jilin Agricultural University 2015，December
对到所有 Unigene 的总 reads 数，L 为 Unigene A
的碱基数。根据数量关系 log2Ｒatio(Ｒatio = Peel-
ＲPKM /Pulp-ＲPKM)值的正负表示该基因在果皮
和果肉 2个文库中的表达情况，其中 Peel-ＲPKM
代表基因在果皮中的表达量，Pulp-ＲPKM 代表基
因在果肉中的表达量。以 FDＲ ≤ 0. 001，且
︱log2Ｒatio︱≥1 的 All-unigene 表示有显著差异，
建立差异表达文库。若 log2Ｒatio 值为正，则为上
调表达基因，表明此基因在果皮组织中显著富集;
若 log2Ｒatio值为负，则为下调表达基因，表明此
基因在果肉组织中显著富集。
1. 4 总 ＲNA提取与 cDNA合成
采用改良的 CTAB 法［18］分别提取越橘各个
器官和组织中总 ＲNA，每个器官和组织分别提取
3 次，提取后用 1. 0%琼脂糖凝胶电泳检测总
ＲNA质量，并使用 Nano Photometer(核酸蛋白测
定仪)测定所提取的各个总 ＲNA 样品的 A230、
A260、A280的值以及样品浓度，用 A260 /A280 及
A260 /A230的值检测总 ＲNA 样品的纯度。将每
个总 ＲNA 样品溶液稀释至相同浓度后，参照
Takara 公司的 PrimeScriptTM ＲT reagent Kit with
gDNA Eraser试剂盒的操作说明，将所有总 ＲNA
样品反转录成 cDNA，－20 ℃保存备用。
1. 5 实时荧光定量 PCＲ分析
采用 SYBＲ GreenⅠ嵌合荧光法进行实时荧
光定量 PCＲ 分析，通过检测反应液中 SYBＲ
GreenⅠ的荧光强度，进而达到监控 PCＲ 产物扩
增量的目的。利用转录组测序获得的 All-unigene
序列，使用 Primer Express 软件对越橘 PDＲ 转运
蛋白基因设计实时荧光定量 PCＲ 引物(表 1)。
以每个器官和组织的 3 个 cDNA 样品分别稀释
20倍作为模板，按照 Takara公司的 SYBＲPremix
Ex TaqTM说明书，以欧洲越橘 GAPDH(GenBank
登陆号:AY123769. 1)为内参，采用快速 2 步法进
行实时荧光定量 PCＲ扩增。反应程序为 95 ℃预
变性 30 s;95 ℃变性 10 s、60 ℃复性 30 s，40个循
环;95 ℃变性 1 min、55 ℃退火 30 s、最后升温至
95 ℃。ＲOX 作为校正荧光，每个试验重复 3 次，
反应结束后确认实时荧光定量 PCＲ 的扩增曲线
和熔解曲线，按 2－ΔΔCT法计算越橘 PDＲ 转运蛋白
基因的相对表达量。
表 1 实时荧光定量 PCＲ所用的引物
Table 1． Primers for real-time quantitative PCＲ
基因 上游引物(5→3) 下游引物(5→3)
GAPDH CATCCACTCTATCACCGCAACAC GCAGGCAACACCTTACCAACAG
Unigene2509 TGGATTGGATATCTGTGCCGAT GCTTTTGCTGGTCCTACCAACA
Unigene6719 GCAGCCATTCTAAAAATCCCCT CAATTGGCGGAAGAACCTTTC
Unigene17544 TTCCCTAGCCAATCTGCCCAA CGAGAAGAAGCGAATGGCATT
Unigene19373 ACCAAGCAACATTTGCTCGG CGGAGCCAAGCTGAGTATAGGA
Unigene26549 TCACCCCCTCAGAAATGCTCT GGATTAGCCACCAGCTCAACAG
Unigene26711 TTGGAGGAACCAACACTTCAGG CTGAGCCAATGCATAAGGCAAT
Unigene26859 ATGCCACAGTAAATGGCTCCC AGCGCTCCAATACAAACCCAG
Unigene26862 CACCCAATATTCCCAACCGTT CATGAAAAAGCGGATGGCAT
Unigene27745 AGCAGGTTTTTCCGGCAGTT GCCACAACCTGTGTTCTTCCA
Unigene27994 TCGAACGACTTCCCACTTATGA TCCAAGGTGTCCAACGTCAA
Unigene29284 CGCTTGGACAATCTATGGCCT CGTGATCGAAACCCATCTCATC
Unigene29450 TAAATGGCTCCCAGAGTACGGT CCCAAAAAGCGCTCCAATAC
Unigene29692 TCGCGAGACACTGGATTTCTCT GGTCTGGCTTAATACCCGCTTC
Unigene29775 CAAAAAATACGCCGTTCCGA TGATGATCTGGACGGTCTTGAA
Unigene30142 TGTGACTAATCGTGCGCCAA TTGCCTTTTCATTTCAGCGG
Unigene30541 GAGAGAGATGGACATGGCGAA CGCTGAAGGAACCTCTCGTTAT
Unigene30549 GATGGAACCACGATTATTTCGC CCCCTGATAAACAATTTGGCC
Unigene30644 GCATTTTCGCCTCACAAGTAGG CGAGGAAGTCGTGATCAAAACC
Unigene30646 TAACACCGTTGATGATGGAGGC GCTTTGCTACCAGCATCGAGAC
Unigene32448 TTTCTCTGAAAGGTGTCAAGGA AAGATCGATTTCGGCCTCG
Unigene33917 GTTGCCTTACGCATTTGCTCA CCATTCGAACCCAATCATCG
676
刘红弟等:基于转录组测序的越橘 PDＲ转运蛋白基因的发掘及其表达分析
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
2 结果与分析
2. 1 转录组数据分析及基因筛选
采用高通量测序技术对“北陆”蓝果的果皮
和果肉组织分别进行转录组测序，共获得 34 464
个平均长度为 735 bp 的 All-unigene。所获得的
All-unigene与公共数据库进行比对后，有 25 376
(73. 6%)个基因在设定的参数范围内得到了功能
的注释和预测。通过功能注释，共筛选出 160 个
基因注释为编码 ABC 转运蛋白。其中有 14 个基
因注释属于 ABCA 亚族(9%) ，35 个基因注释属
于 ABCB亚族(22%) ，30 个基因注释属于 ABCC
亚族(19%) ，2 个基因注释属于 ABCD 亚族
(1%) ，8个基因注释属于 ABCF亚族(5%) ，55个
基因注释属于 ABCG亚族(34%) ，剩余 16个基因
未注释所属亚族(10%) ，但注释为属于 ABC 转运
蛋白基因。
2. 2 越橘 PDＲ转运蛋白基因的确定
越橘转录组数据分析后发现 ABCG亚族是越
橘 ABC转运蛋白中基因数目最多的亚族，共含有
55个 All-unigene，其中 30 个是编码 PDＲ 转运蛋
白基因的 All-unigene，25 个是编码 WBC 转运蛋
白基因的 All-unigene。从果皮和果肉的差异表达
文库中查找到有 21个 PDＲ转运蛋白是差异表达
基因(Differentially expressed genes) ，其余 9 个基
因不是差异表达基因。从表 2 数据中可以看出，
21个 All-unigene序列长为 243～4 158 bp，且它们
的 log2Ｒatio均为正值，即这些基因在果皮中都是
上调表达基因。转录组数据表明，在果皮中表达
量最高的为 Unigene6719 _ All，其 次 为 Uni-
gene30142_All。为验证转录组分析的表达量情
况，进一步对 21 个越橘 PDＲ 基因进行实时荧光
定量 PCＲ检测。
表 2 越橘果实 Illumina /Solexa测序文库中编码 PDＲ转运蛋白的 All-unigene
Table 2． All-unigene encoding PDＲ transporters in Illumina /Solexa sequencing library of blueberry fruits
基因序列号 基因长 /bp 果皮中的表达量
果肉中的
表达量 数量关系值 上调
/下调 Nr－数据库注释
Unigene2509_All 639 8. 446 3 2. 499 0 1. 757 0 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene6719_All 4 158 61. 952 8 29. 975 3 1. 047 4 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene17544_All 426 14. 301 5 2. 772 0 2. 367 2 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene19373_All 1 425 12. 992 4 3. 601 4 1. 851 0 上调 PDＲ－like ABC transporter
Unigene26549_All 606 12. 268 3 3. 187 9 1. 944 3 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene26711_All 1 344 11. 122 2 3. 018 4 2. 222 0 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene26859_All 462 8. 898 7 2. 693 6 1. 559 8 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene26862_All 396 18. 788 7 1. 264 2 2. 802 3 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene27745_All 363 6. 797 2 1. 974 7 2. 426 7 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene27994_All 297 7. 671 9 1. 720 5 1. 958 0 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene29284_All 246 11. 751 7 2. 329 4 2. 772 0 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene29450_All 372 7. 590 3 2. 537 3 1. 704 2 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene29692_All 495 9. 628 9 0 1. 924 1 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene29775_All 453 5. 384 8 1. 231 9 12. 394 7 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene30142_All 2 856 22. 855 5 2. 717 6 4. 213 6 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene30541_All 786 8. 647 7 0. 056 9 1. 670 0 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene30549_All 561 7. 831 0 1. 990 4 7. 104 6 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene30644_All 444 12. 886 1 0 2. 694 7 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene30646_All 396 8. 733 2 0. 543 4 13. 092 3 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene32448_All 243 6. 197 1 2. 564 0 3. 511 5 上调 PDＲ-like ABC transporter
Unigene33917_All 390 14. 760 3 2. 499 0 2. 525 3 上调 PDＲ-like ABC transporter
2. 3 越橘各个器官和组织中总 ＲNA提取和 cD-
NA合成
琼脂糖凝胶电泳显示(图 1) ，提取越橘各个
组织 和 器 官 中 总 ＲNA 的 完 整 性 较 好，其
28S rＲNA与 18S rＲNA的亮度比例接近 2 ∶ 1，经
NanoPhotometer 检测，A260 /A280 的值约 2. 0，
A260 /A230的值＞2. 0，能够进行后续的反转录试
验和实时荧光定量 PCＲ检测。
776
吉林农业大学学报 2015年 12月
Journal of Jilin Agricultural University 2015，December
t1． 根;t2． 茎;t3． 叶;t4． 叶芽;t5． 花;t6． 花芽;t7． 绿果;t8． 粉果;t9． 蓝果;t10． 蓝果果皮;t11． 蓝果果肉;t12． 蓝果种子
图 1 越橘不同器官和组织中总 ＲNA琼脂糖凝胶电泳
Fig．1． Agarose electrophoresis of total ＲNA in different organs and tissues of blueberry
2. 4 越橘 PDＲ 转运蛋白基因在各个器官和组
织中的实时荧光定量 PCＲ分析
利用实时荧光定量 PCＲ技术检测上述 21 个
越橘 PDＲ转运蛋白基因的表达情况，结果(图 2)
显示，21个 PDＲ 转运蛋白基因在越橘的各个器
官和组织中的表达具有组织特异性。其中有
19个基因在果皮中的表达量高于在果肉中的表
达量，与转录组分析的结果一致。而 Uni-
gene26711_All 和 Unigene29284_All 在果肉中的
表达量高于在果皮中的表达量，与转录组分析的
结果不一致。在越橘果实发育过程中，有 15个基
因呈现出从绿果到粉果表达量降低，从粉果到蓝
果表达量升高的趋势;有 5 个基因呈现出逐渐降
低的趋势;有1个基因呈现逐步升高的趋势。从
各个器官和组织中的表达量进行分析可以看出，
Unigene30142_All在果皮中的表达量高于在其他
组织中的表达量。Unigene26711_All 在花中的表
达量高于在其他组织中的表达量，而 Uni-
gene30541_All 与 Unigene32448_All 在花中未检
测到表达。
图 2 越橘 PDＲ基因在不同器官和组织中的相对表达量
Fig．2． Ｒelative expression levels of PDＲ genes in different organs and tissues of blueberry
876
刘红弟等:基于转录组测序的越橘 PDＲ转运蛋白基因的发掘及其表达分析
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
续图 2 越橘 PDＲ基因在不同器官和组织中的相对表达量
Continued fig．2． Ｒelative expression levels of PDＲ genes in different organs and tissues of blueberry
Unigene30549_All 和 Unigene30646_All 在种
子中的表达量最高。Unigene27994_All 在叶芽中
的表达量最高。剩余 16 个基因都是在根中的表
达量高于在其他组织中的表达量。在根中的表达
量最高的为 Unigene33917_All，是其余基因在根
中表达量的 1. 4倍至 8 739倍，推测 Unigene33917
_All 在越橘根部具有重要的转运功能，但还需要
进一步研究其运输底物。PDＲ 转运蛋白基因在
越橘不同器官和组织中的表达差异，可能是由于
其在功能上的差异所致，因此需要进一步试验来
分别验证每个基因的功能。
3 讨 论
在植物体中，任何特定的生理过程都至少需
要 1 个 ABC 转运蛋白基因［19］，因此人们对植物
ABC转运蛋白基因及其功能的研究也越来越重
视。随着拟南芥和水稻全基因组测序工作的完
成，人们对植物基因组中 PDＲ 型 ABC 转运蛋白
基因有了进一步的了解。通过序列分析显示，拟
南芥和水稻中分别有 129 个和 128 个 ABC 转运
976
吉林农业大学学报 2015年 12月
Journal of Jilin Agricultural University 2015，December
蛋白基因［20］。利用拟南芥和水稻基因组序列分
析，分别鉴定出 15 个［21］和 23 个［22］PDＲ 转运蛋
白基因，且这些基因都具有极其重要的功
能［19-20］。本研究基于越橘转录组数据，筛选出
160个 ABC 转运蛋白基因，初步鉴定出 30 个
PDＲ转运蛋白基因，其中 70%的基因在越橘果皮
和果肉中存在差异，这些基因在越橘生理生化过
程中能否发挥重要作用，有待进一步研究证实。
越橘果皮中富含大量花色素苷，花色素苷是
植物体内一类重要的次级代谢物质。研究表明，
ABC转运蛋白参与次级代谢物质的转运。Good-
man等［23］从玉米中克隆出一个编码 MＲP 型 ABC
转运蛋白基因 ZmMrp3，并证实其参与花色素苷
的转运过程，ZmMrp4 参与花色素苷的积累过程。
通过越橘果皮和果肉转录组测序数据以及差异比
较分析，PDＲ 转运蛋白基因在果皮组织中显著富
集，实时荧光定量 PCＲ的结果证实 96%的基因在
果皮中表达量高于果肉，与转录组结果基本一致。
越橘 PDＲ转运蛋白基因是否参与花色素苷的运
输过程，需要更深入的研究。
目前已经克隆出了大量的植物 PDＲ 转运蛋
白基因，并证实其在器官水平上具有多种表达模
式［4］。拟南芥中 AtPDＲ2、AtPDＲ9和 AtPDＲ13只
在根部表达，AtPDＲ5 在其他部分也有表达，但在
根中表达量最大［24］。NtPDＲ5［25］和 NtPDＲ1［26］在
烟草的根和叶片中表达。Zhang等［27］在人参中克
隆出 PgPDＲ1 在根、茎、叶和种子中都有表达。
OsPDＲ9在渗透压、盐和低含氧量胁迫下，在水稻
根部强烈表达;重金属(Cd，Zn，Co，Ni)、PEG、
DTT、H2O2、乙醇、维生素 C 也可以诱导 OsPDＲ9
在根和叶片中表达［28］。Kobae 等［29］发现 Cd2+能
够在拟南芥根表皮细胞中诱导 AtPDＲ8 表达。
Kim等［30］发现，AtPDＲ8 具有作为离子泵将 Cd2+
从质膜运输至质外体的功能，且 AtPDＲ8 基因过
量表达的植株具有对 Cd2+的抗性，通过与野生型
植株细胞所排出的 Cd2+含量相比较得知，AtPDＲ8
过量表达的植株体内含有较少的 Cd2+，因此推测
AtPDＲ8 具有抗重金属(Cd2+)的功能，起到重金
属排出蛋白的作用。本研究利用实时荧光定量
PCＲ技术对越橘 PDＲ 转运蛋白基因的表达模式
进行分析，76%的基因在根中的表达量最高，在其
他组织中的表达量较低。推测越橘 PDＲ 转运蛋
白在防御性化合物的排除过程中具有重要作用，
越橘 PDＲ转运蛋白能否被重金属诱导还需要进
一步验证。Kang 等［9］的研究证实，植物种子在生
长发育过程中能通过 AtPDＲ12 蛋白摄入脱落酸
(Abscisic acid，ABA) ，而 ABA在种子内积累可以
有效阻止细胞过早成熟，并确认 AtPDＲ12 蛋白作
为 ABA转运蛋白广泛存在于质膜上。本研究发
现 Unigene30549_All 和 Unigene30646_All 在越橘
种子中的表达量要高于其他组织，这 2 个基因是
否在运输 ABA进出细胞过程中发挥重要作用，还
有待试验证实。
转录组研究是一个发掘功能基因的重要途
径，是基因功能及结构研究的基础和出发点，本研
究基于越橘果实转录组文库数据，鉴定出 30个越
橘 PDＲ转运蛋白基因，并对其中 21 个差异表达
基因进行生物信息学分析以及实时荧光定量
PCＲ检测，研究结果将为今后从器官水平研究次
生代谢产物积累的分子调控机理提供理论依据。
参考文献:
［1］ Kang Joohyun，Park Jiyoung，Choi Hyunju，et al． Plant ABC
transporters［J］． Arabidopsis Book，2011:e0153．
［2］ Theodoulou Frederica L．Plant ABC transporters［J］． Biochima
et Biophysica Acta，2000，1465:79-103．
［3］ Verrier Paul J，Bird David，Burla Bo，et al． Plant ABC pro-
teins-a unified nomenclature and updated inventory ［J］．
Trends in Plant Science，2008，13(4) :151-159．
［4］ Nuruzzaman Mohammed，Zhang Ｒu，Cao Hongzhe，et al． Plant
pleiotropic drug resistance transporters:transport mechanism，
gene expression，and function［J］． Journal of Integrative Plant
Biology，2014，56(8) :729-740．
［5］ Smart Cheryl C，Fleming Andrew J． Hormonal and environmen-
tal regulation of a plant PDＲ5-like ABC transporter［J］． The
Journal of Biological Chemistry，1996，271:19351-19357．
［6］ van den Brle Sybille，Müller Axel，Fleming Andrew J，et al．
The ABC transporter SpTUＲ2 confers resistance to the antifun-
gal diterpene sclareol［J］． Plant Journal，2002，30(6) :649-
662．
［7］ Moons Ann． Ospdr9，which encodes a PDＲ-type ABC trans-
porter，is induced by heavy metals，hypoxic stress and redox
perturbations in rice roots［J］． FEBS Lett，2003，553:370-
376．
［8］ Ito Hironori，Gray Walliam M． A gain-of-function mutation in
the Arabidopsis pleiotropic drug resistance transporter PDＲ9
confers resistance to auxinic herbicides［J］． Plant Physiology，
2006，142:63-74．
［9］ Kang Joohyun，Hwang Jae Ung，Lee Miyoung，et al． PDＲ-type
ABC transporter mediates cellular uptake of the phytohormone
abscisic acid［J］． Proceedings of the National Academy of Sci-
ence，2010，107:2355-2360．
［10］ Trombik Tomasz，Jasinski Michal，Crouzet Jerome，et al． I-
086
刘红弟等:基于转录组测序的越橘 PDＲ转运蛋白基因的发掘及其表达分析
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
dentification of a cluster IV pleiotropic drug resistance trans-
porter gene expressed in the style of Nicotiana plumbaginifolia
［J］． Plant Moleculear Biology ，2008 ，66 (1 /2) :165-175．
［11］ 吴林．我国越橘栽培生理研究进展［J］． 吉林农业大学学
报，2013，35(4) :379-383．
［12］ 陈立松，刘星辉． 果树重金属毒害及抗性机理［J］．福建农
业大学学报(自然科学版) ，2001，30(4) :462-469．
［13］ 姜晶，吴林，唐雪东，等．越橘果园土壤和果实中重金属无
素含量的测定分析［J］．吉林农业大学学报，2009，31
(5) :656-660．
［14］ 林丽，乔建磊，李亚东，等．越橘幼苗对铅、镉胁迫的响应分
析［J］．吉林农业大学学报，2012，34(4) :428-432．
［15］ Lee Miyoung，Lee Kiyoul，Lee Joohyun，et al． AtPDＲ12 con-
tributes to lead resistance in Arabidopsis［J］． Plant Physiol，
2005，138:827-836．
［16］ 李晓艳． 越橘果实转录组文库 Solexa测序及花色素苷合成
相关基因的表达分析［D］．长春:吉林农业大学，2012:28-
30．
［17］ Mortazavi Ali，Williams Brain A，McCue Kenneth，et al．
Mapping and quantifying mammalian transcriptomes by ＲNA-
Seq［J］． Nature Methods，2008，5:621-628．
［18］ Jaakola Laura，Pirttil Anna Maria，Halonen Minna，et al． I-
solation of high quality ＲNA from bilberry (Vaccinium myrtil-
lus L．)fruit［J］． Mol Biotechnol，2001，19 (2) :201-203．
［19］ Ｒea Philip A． Plant ATP-binding cassette transporters［J］．
Annual Ｒeview of Plant Biology，2007，58:347-375．
［20］ Schulz Burkhard，Kolukisaoglu H Uner． Genomics of plant
ABC transporters:the alphabet of photosynthetic life forms or
just holes in membranes? ［J］． FEBS Lett，2006，580(4) :
1010-1016．
［21］ Sánchez-Fernández Ｒocio，Davies T G，Coleman Julian O，et
al．The Arabidopsis thaliana ABC protein superfamily，a com-
plete inventory［J］． Journal of Bioliogical Chemistry，2001，
32:30231-30244．
［22］ Jasinski Michal，Ducos Eric，Martinoia Enrico，et al． The
ATP-binding cassette transporters:structure，function，and
gene family comparison between rice and Arabidopsis ［J］．
Plant Physiology，2003，131(3) :1169-1177．
［23］ Goodman Christopher Dean，Casati Paula，Walbot Virginia，
et al． A multidrug resistance-associated protein involved in an-
thocyanin transport in Zea mays［J］． Plant Cell，2004，16:
1812-1826．
［24］ Van den Brle Sybille，Smart Cheryl C．The plant PDＲ family
of ABC transporters［J］． Planta，2002，1:95-106．
［25］ Bienert Manuela D，Siegmund Stephanie E． G．，Drozak An-
na，et al． A pleiotropic drug resistance transporter in Nicoti-
ana tabacum is involved in defense against the herbivore
Manduca sexta［J］． Plant Journal，2012，72:745-757．
［26］ Crouzet Jerome，Ｒoland Julien，Peeters Emmanuel，et al． Nt-
PDＲ1，a plasma membrane ABC transporter from Nicotiana
tabacum，is involved in diterpene transport［J］． Plant Molec-
ular Biology，2013，82(1 /2) :181-192．
［27］ Zhang Ｒu，Zhu Jie，Cao Hongzhe，et al． Molecular cloning
and expression analysis of PDＲ1-like gene in ginseng subjec-
ted to salt and cold stresses or hormonal treatment［J］． Plant
Physiology and Biochemistry，2013:203-211．
［28］ Moons Ann． Transcriptional profiling of the PDＲ gene family
in rice roots in response to plant growth regulators，redox per-
turbations and weak organic acid stresses［J］． Planta，2008，
229:53-71．
［29］ Kobae Yoshihiro，Sekino Tetsuro，Yoshioka Hirofumi，et al．
Loss of AtPDＲ8，a plasma membrane ABC transporter of Ara-
bidopsis thaliana， causes hypersensitive cell death upon
pathogen infection ［J］． Plant Cell Physiology，2006，47:
309-318．
［30］ Kim Do-young，Bovet Lucien，Maeshima Masayoshi，et al．
The ABC transporter AtPDＲ8 is a cadmium extrusion pump
conferring heavy metal resistance［J］． Plant Journal，2007，
50 (2) :207-218．
(责任编辑:王希)
(上接第 668页)
［18］ 杨信东，高洁，马贵龙，等．植物病害疫情控制效果计算公
式的改进［J］．吉林农业大学学报，1999，21(3) :46-48．
［19］ Kalia Anu，Gosal S K． Effect of pesticide application on soil
microorganisms［J］． Archives of Agronomy and Soil Science，
2011，57(6) :569-596．
［20］ Wood Ｒ K S，Tveit M． Control of plant diseases by use of an-
tagonistic organisms［J］．The Botanical Ｒeview，1955，21(8) :
441-492．
［21］ 李德全，陈志谊，刘永锋，等． 生防菌 Bs-916离子注入突变
高效菌株筛选及抑菌防病效果［J］．植物保护学报，2006，
33(2) :141-145．
［22］ 秦娟娟，闫淑珍，刘佳． 植物内生细菌固体菌剂对辣椒的
促生和防病作用［J］． 植物保护学报，2010，37(4) :325-
330．
［23］ Akhtar M S，Shakeel U，Siddiqui Z A． Biocontrol of Fusarium
wilt by Bacillus pumilus，Pseudomonas alcaligenes，and Ｒhi-
zobium sp． on lentil［J］． Turk J Biol，2010，34(1) :1-7．
［24］ Bacon C W，Yates I E，Hinton D M，et al． Biological control
of Fusarium moniliform in maize［J］． Environ，Health Per-
spect，2001，109(2) :325-332．
［25］ Silveiva E B，Marlano Ｒ L，Michereff S J，et al． Antagonism
of Bacillus spp． Against Pseudomonas so-lanacearum and effect
on tomato seedling growth［J］． Fit Pathologia Brasileira，
1995，20(4) :605-612．
［26］ 王雅平，刘伊强，潘乃和，等．枯草芽孢杆菌 TG26防病增产
效应的研究［J］．生物防治通报，1993，9(2) :63-68．
(责任编辑:赵立华)
186