全 文 ：3蛋白质也有较高含量的丝氨酸与苏氨酸 ,为 16.6%.也有 2个磷酸化位点和 2个糖基化位
点 ,但在基因 3氨基酸序列中没有发现与α-淀粉酶和天冬氨酸酶有关的活性序列.Jackson
A O 实验室在报道 sc4 蛋白的结构与功能时指出 , SYNVsc4 蛋白质可能是与膜有关的蛋
白[ 2] .RYSV基因 3蛋白可能是一个与 SYNVsc4蛋白功能相似的蛋白 ,但是要确定基因3编
码的蛋白质的确切功能还需要进一步研究.
本文报道的核甘酸序列已被储存于 GenBank/EMBL/DDBJ数据库 ,接收号 D87843.
致谢　本工作得到美国洛克菲勒基金会水稻生物技术项目的经费资助.
参　考　文　献
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(1997-07-22收稿 , 1997-11-18收修改稿)
烟草花器官实体基因的部分序列及其表达
张劲松　陈受宜
(中国科学院遗传研究所植物生物技术实验室 , 北京 100101)
摘要　以烟草花芽的 cDNA 一链为模板扩增出 3 个花器官实体基因(floral organ identity gene)的同源序列
NTSQUA4 , NTSQUA12 和 NTSQUA15.这 3 个克隆都包含有典型的花器官实体基因所拥有的结构域:I区 、
K 区和 C 末端区(不含 MADS 区 , 因 PCR引物在此区之外).同 A 类基因 AP1和 SQUA 的氨基酸序列相比 ,
这 3个克隆有 50%～ 60%的残基与它们相同.其中 , NTSQUA4 与 NTSQUA12 的氨基酸序列很相似 , 但与
NTSQUA15 相差较远.NTSQUA4可在萼片 、花瓣和雌蕊中表达 , 在雄蕊中不表达.NTSQUA15 在 4 种花器
官中均可表达.
关键词　烟草　花器官实体基因　花器官
植物的两性花由 4轮花器官组成.由外向里依次是萼片 、花瓣 、雄蕊和雌蕊.这些器官的
发育可由一个简单的 ABC模型来表述[ 1] .在这个模型中 ,花器官的发育由 A , B , C 3 类基因
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研究简报
控制.其中 ,A类基因负责萼片和花瓣的发育 , B类基因负责花瓣和雄蕊的形成 , C 类基因控
制雄蕊和雌蕊的形成[ 1] .这些基因的突变或表达的改变将会影响花的发育和它的形态.
绝大多数花器官实体基因编码转录因子并属于一个基因家族 ,这些转录因子在氨基端都
拥有一个高度保守的 DNA结合区 ,又称作 MADS区.除此之外 ,它们还包含一个 K 区 ,这个
区域可能参与蛋白与蛋白之间的相互作用[ 2] .尽管大多数花器官实体基因属于 MADS基因 ,
但这并不意味着 MADS 基因都参与花器官的发育.它们也参与营养生长和发育的调节[ 3] .
烟草是研究植物生长发育的模式材料.我们的实验表明:转基因烟草可以改变花的正常
发育过程从而形成花瓣状的雄蕊 、花药上的柱头状结构 ,以及子房中的条形结构[ 4] .这些现
象与花器官实体基因突变株中花的形态极其相似.因而提出这样的问题 ,即是否烟草中花器
官实体基因的表达发生了改变 ,从而影响了花的发育? 为了研究这一现象 ,必须首先克隆有关
的花器官实体基因.事实上 ,烟草中有两类基因 B 类和 C 类已被克隆[ 5 , 6] .本文重点克隆第
3类(A类)基因 ,报道它的部分序列和表达特性.
1　材料与方法
　　烟草(Nicot iana tabacum var.Xanthi)种于温室花盆中 ,温度为 20 ～ 27℃.材料收取后浸
于液氮并存于-70℃直至提取 RNA.
烟草总 RNA提取方法根据文献[ 7]并经过 2次 LiCl沉淀.RNA 经 1%琼脂糖-甲醛胶分
离后 ,转到尼龙膜上 ,用于 Northern杂交分析.
为了克隆 A类花器官实体基因 ,用 4 μg 烟草花芽总 RNA进行逆转录反应.逆转录反应
试剂盒购于 Promega.从所得的 40 μL cDNA 一链产物中取 1 ～ 2 μL 作为 PCR模板进行扩
增 ,5′端引物为:5′-TC(T/C)ACTGATTCTTG(T/C)ATGGA-3′, 3′端引物为:5′-TCATGC(A/
G)GC(A/G)AAGCA(T/G)CC-3′.引物的设计系根据金鱼草的 SQUA 和拟南芥菜的 AP1基
因[ 8 , 9] .5′端引物在 MADS 区的末端 ,3′端引物在羧基端 ,扩增的 DNA片段不含 MADS 区 ,
这样当它用于制备探针时可避免与其他 MADS基因的交叉反应.PCR反应的条件是:94℃, 1
min;58℃,1 min;72℃, 2 min ,共 40个循环.扩增的 DNA 片段克隆于载体 SK+中(Strata-
gene).探针的合成用随机引物法.双链测序用 USB测序试剂盒(2.0版本),核苷酸序列和氨
基酸序列与基因库中的序列进行比较并做各种分析.
2　结果与讨论
　　用 PCR方法扩增并克隆了与烟草花器官实体基因有关的 cDNA.序列测定及内切酶分
析表明 ,这些克隆可分为 3类.它们是N TSQUA4 ,NTSQUA12和 NTSQUA15(图 1).其中 ,
N TSQ UA4有 2个 PstⅠ位点 ,而 NTSQUA12只有 1个 PstⅠ位点.这 2个克隆均有 559 bp ,
编码 186个氨基酸残基.在核苷酸序列上 ,它们有 96%一致 ,而在氨基酸序列上 ,它们有 95%
一致.第 3个克隆 NTSQUA15不含 PstⅠ位点 ,有 558 bp ,编码 185个氨基酸残基 ,在氨基酸
序列上 ,它有约 47%与 N TSQUA4和 N TSQUA12一致.
3个 N TSQUA的产物在 N端都不含 MADS 区 ,因为 PCR引物在此区之外 ,这样的序列
在用于检测 RNA表达时具有特异性 ,且不与其他 MADS 基因有交叉反应.除此之外 , 3个
N TSQ UA基因产物都含有 MADS蛋白所包含的其他区域 ,如 I 区 ,K 区和 C 末端区(图 2), I
区是一个连接 MADS区和 K区的部分 ,保守性较差.这个区的前 20 ～ 21个氨基酸和 MADS
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图 1　3 个克隆 NTSQUA4 , NTSQUA12 和 NTSQUA15 的物理图谱(a)和 DNA 序列(b)
(a)3个克隆的物理图谱 , 显示主要的酶切位点.注意 NTSQUA4 有 2 个 Pst Ⅰ位点 , NTSQUA12有 1个.而
NTSQUA15没有Pst Ⅰ位点;(b)DNA序列的比较.在 NTSQUA12和 NTSQUA15中与 NTSQUA4相同的碱基
用点表示.这 3个序列在GenBank中的序号为 U63160 , U63161和 U63162
区一起可用于 DNA结合及保持功能的特异性 ,这已在 AP1和 AGL2[ 10]中得到证明.我们的
克隆 NTSQUA4和 NTSQUA12的产物都有含 33个氨基酸的 I 区.这与 SQUA[ 8] ,AP1[ 9]和
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研究简报
图 2　NTSQUA与其他相关蛋白的氨基酸序列比较
为了方便 ,省略了 N 端的 MADS区.I 区的上方用双虚线表示 , K 区的上方用实线表示 , K 区之后是 C 末端区.
NTSQUA4 , NTSQUA12和 POTM 1-1之间的 C端保守区上方用单虚线表示.SQUA , NTSQUA15和 AP1之间的
C端保守区下方用实线表示.相同的氨基酸用阴影覆盖 ,同感序列标在蛋白序列的最下方.数字表明氨基酸在序
列中的位置
POTM 1-1[ 3]中的长度相同.而 NTSQUA15 却有 35个氨基酸的 I 区(图 2).植物 MADS 蛋
白的 I 区有很多亲水的残基(包括带电荷的).3 个 NTSQUA 蛋白的 I区都含有 4 个带正电
的残基 , 7 个带负电荷的残基.这与 AP1 的数量相同.但同 SQUA 及 POTM1-1 相比 ,
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N TSQ UA蛋白多 1个带负电的残基(图 2).在上述的蛋白之间 ,电荷的分布也相同或相似 ,
只有 NTSQUA15有不同的分布形式.这些电荷的间距对于形成亚基间的离子作用也许是非
常重要的[ 10] .
K区是中等保守的区域(图 2),它的结构与 Keratin 相似[ 2] .对于 AP1和 AGL2 蛋白来
说 ,它在 DNA 结合和二聚体形成中不起作用 ,或许有其他功能[ 10] .3个 NTSQUA蛋白的 K
区与所列几种蛋白的长度相同(图 2).在 K 区之后 ,是 C 末端区.C末端区是最富于变化的
区域 ,在 DNA 结合中不起作用[ 10] .同 SQUA ,AP1和 POTM 1-1相比 ,3个 NTSQ UA 蛋白有
着较短的 C末端区 ,有意思的是从这些蛋白的相互比较中可以看出 ,N TSQUA4 ,NTSQUA12
及 POTM 1-1的 C 端 20 ～ 30个氨基酸残基比较保守.NTSQUA15 ,SQUA和 AP1的 C 端也
有类似的现象(图 2).这个 C端的短的保守区域在 B类基因 NTGLO 和 GLO[ 5]以及 C 类基
因 NFBP6(待发表)和 FBP6[ 11]中也可观察到.但其功能尚待研究.
N TSQUA蛋白同许多 MADS蛋白都有同源性(图 2).N TSQUA4 蛋白(非 MADS 区)有
70%的氨基酸残基与 POTM1-1[ 3] 相同 , 51%与 SQUA[ 8] 相同 , 49%与 AP1[ 9] 相同.
N TSQ UA12蛋白(非MADS区)有 71%与POTM1-1相同 ,52%与SQ UA相同 ,50%与 AP1相
同.NTSQUA15 蛋白(非 MADS 区)有 60%与 AP1 相同 , 59%与 SQ UA 相同 , 46%与
POTM 1-1相同.除此之外 ,3个 NTSQ UA 蛋白与其他许多 A类花器官实体基因产物有同源
性(资料未显示).
对N TSUQA蛋白与其他蛋白之间的亲缘关系也进行了初步分析 ,结果见图 3.可以看
出 ,这 6 种蛋白分属 2 组.N TSQ UA4 与 NTSQ UA12 最近 ,这 2 个蛋白与 POTM1-1 和
SQUA属于同一组 ,而另外 2个蛋白 NTSQ UA15和 AP1则属于另一组.
图 3　蛋白质序列之间的亲缘关系图
用 Genew orks软件完成.图中连接各序列的水平线的长度与其遗传学上的距离成正比
对于 NTSQUA 在烟草花芽中的表达也进行了研究.由于 NTSQUA4与 NTSQ UA12高
度同源(96%同源),故只用 NTSQ UA4作为探针进行了研究.结果(图 4)表明 ,NTSQUA4可
在萼片 、花瓣和雌蕊中表达 ,在雄蕊中不表达.在花瓣中表达较弱.N TSQUA15在 4种花器
官中均可表达.在其他营养器官如幼苗(2个月)、根 、茎 、成熟叶 、幼叶 、茎尖中均无明显表达
(资料未显示).
从基因的表达形式和同源性分析可以看出 ,N TSQUA基因很可能是烟草花器官实体基因
的类似物.在花芽内 , NTSQ UA4 可在萼片 、花瓣 、雌蕊中表达 , 在雄蕊中不表达.这与
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图 4　NTSQUA4 和 NTSQUA15在烟草花芽中的表达
30μg 总 RNA 用于电泳分析.Se———萼片 , Pe———花瓣 , S t———雄蕊 , Pi ———雌蕊
SQUA[ 8] , SLM4和 SLM 5[ 12]表达方式一致.而 NTSQUA15可在 4种花器官中表达.这种表
达方式虽与典型的 A类基因 SQUA 和AP1不符 ,但却与 AP1家族中的 AGL2[ 13]基因表达方
式相同.另外一个与 AP1共同行使 A类基因功能的 AP2也具有类似的表达方式[ 14] .因此 ,
可以推测 , NTSQ UA15在花的各器官的发育中均起比较基本的作用.它也许需要其他的因子
(如 NTSQUA4)才能行使其功能 ,正像AP2与 AP1的关系一样[ 1] .
运用所克隆的 N TSQUA基因的特异片段 ,就可以研究它们在植物变态花中的表达情况 ,
从而有可能揭示这些基因活性与花器官发育之间的关系.对于 NTSQ UA 基因的具体功能 ,
尚有待通过转基因实验来证明.
致谢　本工作为中国科学院应用研究与发展重点基金资助项目.
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(1997-08-21收稿 , 1997-11-18收修改稿)
水蛭机械感觉通道间突触联系对机械
感觉信息传入的调控
黄 欣　黄立军　张人骥＊
(北京大学生命科学学院生理学及生物物理学系 ,北京 100871.＊联系人)
摘要　感觉系统中一种特定感觉型(Modality)或者亚感觉型的感觉信息传递机制被称为一种感觉通道(Sen-
so ry channel), 包括感受器 , 感觉传入通路及处理此种感觉信息以产生相应知觉的中枢部分[ 1 , 2] .一种感觉通
道可由一定的适宜刺激激活 ,经相应的感受器换能后传入中枢.感受器的特性很大程度上决定了此种感觉型
或亚感觉型的性质.然而 ,一种感觉型的性质除了受相应感觉通道的感受器特性影响外 , 是否还由其他因素
决定? 是否存在某种门控(Gating)机制对基于不同感觉通道的感觉信息的传入进行选择呢? 通过对水蛭机
械感觉型间机能关系的研究回答上述问题.
关键词　水蛭　机械感受　感觉通道　感觉型　门控机制　中枢神经系统
水蛭神经系统由神经节链组成.其体神经节中机械感受触(T)、压(P)、伤害性(N)神经元
均已被标定.神经节每侧有 3种机械感觉型共 7个机械感受神经元 ,分别为 3个 T 细胞(T1 ,
T2 ,T3),2个 P 细胞(P1 , P2)和 2个 N 细胞(N1 , N2),每个细胞有其特定的体表感受野区[ 3] .
因而 ,水蛭机械感受神经元既反映外周的特性 ,也具备中枢的性质[ 3 , 4] .水蛭神经系统是研究
感觉通道间相互关系的适宜标本.在欧洲医蛭上显示过不同感觉型感受细胞间的相互关
系[ 5 ～ 7] .迄今 ,未见有关于水蛭的机械感觉型性质与 3种机械感觉通道间机能相关的报道;也
未见提出决定水蛭不同机械感觉信息的选择性传入的机制.
1　材料与方法
　　取材:中华宽体金线蛭 Whitmania pigra ,采自北京郊区及河北沧县.取体长 6 ～ 12 cm
的成体动物进行实验.
实验标本:用 15%酒精麻醉至肌肉松弛.制备单个神经节及神经节-体壁表皮标本[ 6] .
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