全 文 ：农业生物技术学报 Journal of Agricultural Biotechnology 2009,17 (1): 90~97
*基金项目:山东农业大学科技创新基金(No.200623425)和教育部长江学者与创新团队发展计划项目(No.IRT0635)资助。
* *通讯作者。 Author for correspondence.教授，博士生导师，主要从事植物抗逆生理及分子生物学研究。
Tel：0538-8249137; E-mail：.
收稿日期：2008-06-03 接受日期：2008-07-07
·研究论文·
拟南芥甘油二酯激酶(AtDGK7)基因抗逆的生理作用 *
袁 苑，刘庆周，武玉叶，李德全 **
（山东农业大学生命科学学院，作物生物学国家重点实验室，泰安 271018）
摘要：构建表达载体 PBI121-AtDGK7，转化拟南芥（Arabidopsis thaliana）获得过表达转基因植株。通过抗逆生理指标测定、
ABA、NaCl和甘露醇抗性试验,以及半定量 RT-PCR方法，对拟南芥甘油二酯激酶(AtDGK7)基因的抗逆生理功能进行初步研
究。结果表明，过表达 AtDGK7转基因拟南芥对高浓度 ABA的敏感性比野生型要低，能更好地抵御盐胁迫。通过测定脯氨酸
(Pro)和丙二醛(MDA)含量以及超氧物歧化酶(SOD)活性，进一步证实过表达 AtDGK7转基因拟南芥植株的耐低温能力增强。
关键词：甘油二酯激酶基因；转基因拟南芥植株；功能分析；逆境胁迫；抗逆性
中图分类号:S188 文献标识码:A 文章编号:1006-1304(2009)01-0090-08
Stress Physiological Roles of Diacylglycerol Kinase
(AtDGK7) Gene in Arabidopsis thaliana
YUAN Yuan, LIU Qing-zhou, WU Yu-ye, LI De-quan**
(State Key Laboratory of Crop Biology, College of Life Sciences, Shandong Agricultural University, Taian 271018, China)
Abstract: Transgenic AtDGK7 plants were obtained by constructing PBI121-AtDGK7 expression vector and transformed into
Arabidopsis thaliana. And the stress-resistant function of diacylglycerol kinase (AtDGK7) gene in Arabidopsis thaliana was researched
by stress resistance determination, ABA, NaCl and mannitol resistance experiment and RT-PCR . The results showed that the At-
DGK7-overexpressed Arabidopsis thaliana plants were less sensitive to high concentration ABA and displayed normal germination of
seeds. Under salt stress, the AtDGK7-overexpressed Arabidopsis thaliana plants grew more robust than that of the wild-type Arabidop-
sis thaliana plants, and could resist the salt stress. Meanwhile, the free proline and malonaldehyde contents, and superoxide dismutase
activities were determined. And the results showed that the low temperature-resistant of the AtDGK7-overexpressed Arabidopsis
thaliana plants were improved.
Key words: diacylglycerol kinase (DGK) gene; transgenic Arabidopsis thaliana; functional analysis; environmental stress; stress
resistance
植物在生长发育过程中经常遇到干旱、低温、盐
渍等逆境的影响。由于植物的“不动性”，使其不可避
免地受到各种逆境的冲击，经过长期的系统进化，植
物建立起有效地适应及抵抗逆境的机制，即对环境
信号的快速感受和信号在细胞间和细胞内的快速传
递。二酯酰甘油(diacylglycerol, DAG)在甘油二酯激
酶(diacylglycerol kinase, DGK)的作用下转化成磷脂
酸（phosphatidic acid, PA）。DAG和 PA都是植物体
内重要的信号分子，在植物的生长、分化、繁殖、激素
响应等多种生物和非生物胁迫的信号转导中，DAG
和 PA都有调控作用。尤其 PA表达量的增高对于
提高植物抗逆性具有极其重要的作用 (Meijer and
Munnik, 1996 )。PA的形成主要通过 2条途径：一是
在磷脂酶 D（phospholipase D, PLD）作用下，磷脂酰
胆碱水解产生 PA 和胆碱；另一条是磷脂酶 C
（phospholipase C, PLC）水解磷脂酰肌醇产生三磷酸
肌醇（trisphosphate inositol, IP3） 和 DAG，DAG 在
DGK的作用下生成 PA(Wang, 2004)。拟南芥基因组
中编码 7个 DGK（AtDGK1~7）, AtDGK7位于第Ⅳ
号染色体上，现已得到 4个 AtDGK7的表达序列标
签 (expressed sequence tag, EST) 序列（AV798976、
AV827682、CF773882和 Z26229）和 2个 cDNA序
第 1期 袁 苑等:拟南芥甘油二酯激酶(AtDGK7)基因抗逆的生理作用
列（AF360174 和 AY113915）(Gomez-Merino et al.,
2005)。AtDGK7和 AtDGK2 的序列有 40%的同源
性。AtDGK7的活性受 pH、除垢剂以及 DGK的抑制
剂 R59022的影响。DGK磷酸化 DAG产生的 PA对
冷害、盐渍、高渗和微生物病原激发等均有响应，可
以推测 DGK 的活性与这些环境条件有关系
(Ruelland et al., 2002；Gomez-Merino et al., 2002）。目
前，对拟南芥中 DGK活性的研究较为深入(Kamada
and Muto, 1991；Lundberg and Sommarin, 1992；
Wissing and Wagner, 1992)，AtDGK7 的 酶 活 在
pH6.8时活性最高，在一定盐浓度范围内，其活性随
盐浓度的升高而增强(Fernando, 2005)。植物在遭受
干旱、盐渍及低温胁迫时，过量表达 DGK对植物产
生的影响的机理尚未完全明了，有待于进一步探讨。
利用基因敲除和过表达的方法研究 PLD和 DGK的
功能，已经提供了一些信息 (Testerink and Munnik,
2005)。
本实验在已有研究的基础上构建含 AtDGK7
基因的表达载体,采用花序浸泡法转化拟南芥,利用
过表达转基因植株进一步研究 AtDGK7 基因的抗
逆的生理作用, 为通过转基因方法改良植物抗逆性
提供依据。
1 材料和方法
1.1 材料
拟南芥( Arabidopsis thaliana L.)为 Columbia生
态型。大肠杆菌(Escherichia coli )DH5α和根癌农杆
菌 (Agrobacterium tumefaciens)GV3101均为山东农
业大学生命科学学院实验室保存。AtDGK7基因全
长由德国Mueller-Roeber B教授提供。
1.2 表达载体PBI121的构建
首先采用 PCR扩增 AtDGK7全长 cDNA，PCR
引物Ⅱ:
5端引物为 5-TCTGATAATGGAG GAGACG-3;
3端引物为 5-TTACGCTACACCAAAACAA-3。
上海生工合成。
PCR扩增体系为 25 μL , 其中 10 ×PCR buffer
2.5 μL , 10 mmol/ L 2 ×dNTP 2 μL , 25 μmol/ L引物
各 0.2 μL , 10 U/μL Ex Taq DNA聚合酶( TaKaRa )
0.2 μL ,模板 2 μL，扩增条件为 95℃预变性 5 min;
95℃1 min , 57℃1 min , 72℃1 min ,共 32个循环;
72℃后延伸 10 min。 1 %的琼脂糖凝胶电泳检测
并回收约为 1 200 bp 片段，BamHⅠ/ SacⅠ双酶切
后连接于同样用 BamHⅠ/ SacⅠ双酶切的表达载体
PBI121 中，形成了含有 AtDGK7 全长 cDNA 的
PBI121- AtDGK7。重组质粒转化 E. coli DH5α，经
PCR验证，BamHⅠ和 KpnⅠ双酶切鉴定后由上海
生工测序。
1.3 转基因植株的获得及筛选
采用花序浸泡法转化野生型拟南芥。将收获的
T0代种子用清水漂洗，除去灰尘、杂质，然后经 75 %
酒精漂洗 5 min、15 %漂白剂 10 min、无菌水冲洗
3～5次后，平铺于含 50 mg/L卡那霉素和 500 mg/L
头孢霉素的MS选择培养基中 22℃培养。10 d后将
具有卡那霉素抗性的绿色幼苗移到盛满培养土的塑
料小盆中继续培养，以待进一步检测和抗性分析。
1.4 转基因拟南芥的DNA提取及PCR检测
在 AtDGK7的编码区内设计一段特异引物：
5端引物：5-GCTGCTAAAGGAGATGAATG -3；
3端引物：5-GAATAAGGAGGATCAACGAC-3。
博尚生物技术有限公司合成。
采用 SDS法提取生长 1个月左右野生型拟南
芥和筛选出的转基因拟南芥总 DNA。以含 PBI121-
AtDGK7的质粒为阳性对照，野生型拟南芥为阴性
对照。PCR扩增检测转基因植株。
1.5 转基因拟南芥的RNA提取及RT-PCR检测
采用 Trizol法提取野生型拟南芥和转基因拟南
芥总的 RNA，用分光光度法测定 RNA的纯度和浓
度，取 4～5 μg RNA, 1 μL Oligo (dT) 15，用 DEPC水
补足体积 14 μL；70℃5～10 min；冰浴 5～10 min，
再向反应管中加入 5×缓冲液 5 μL，dNTP (各 2. 5
mmol/L ) 1. 25 μL , M2MLV反转录酶 ( Promega公
司) 1 μL，用 DEPC水补足 25 μL，37℃1 h；70℃
10 min，可用于 PCR扩增。
1.6 转基因植株和野生型植株种子在逆境条件下
的萌发
配置不同浓度的 ABA、NaCl 和甘露醇的
1/2MS和 1/2MS+K+基本培养基，将野生型拟南芥
和转基因拟南芥的 4号株系 TG4的种子分别播种
在各种培养基中，同时确保每个培养皿中播撒的种
子密度大体一致。将培养皿置于 22℃光照培养箱培
养，12 d后观察幼苗的生长情况。
1.7 相关基因的半定量RT-PCR分析
提取野生型拟南芥和转基因拟南芥的 4号株系
TG4在不同时期和不同处理条件下的 RNA，反转录
为 cDNA后进行 PCR扩增。通过分析与逆境相关的
其它基因的表达情况，从而确定 AtDGK7的转入直
接或间接的影响各个基因的信号转导过程。以
Actin1基因表达水平为内参比，用 Premier 5.0软件
设计引物，如表 1所示。
91
农 业 生 物 技 术 学 报 2009 年
1.8 转基因植株和野生型植株抗逆生理指标测定
选取 T3代转基因植株的 3个株系 TG2、TG4和
TG5,以及野生型植株的种子，种植在相同的生长条
件下。待幼苗长大，取同一叶位的叶片，测定脯氨酸
含量（Pro），丙二醛( MDA）含量以及超氧物歧化酶
活性（SOD）。分析转基因植株对逆境胁迫的响应。
2 结果和分析
2.1 表达载体PBI121-AtDGK7的构建
通过在 AtDGK7 全长基因外引入新的酶切位
点 BamHⅠ和 SacⅠ，扩增出所需片段。PCR产物和
PBI121的表达载体 (图 1)，用 BamHⅠ/ SacⅠ双酶
切，酶切产物回收连接后转化 E. coli DH5α，涂平
板，37℃培养 16 h后，挑取单克隆，摇菌，提取质粒，
进行 PCR和相应位点的双酶切验证。结果发现 PCR
产物（图 2）和酶切产物（图 3）均在 1 200 bp左右有
明显条带。
挑选其中阳性重组菌落，由上海生工测序，测序
结果显示已成功构建含 AtDGK7 基因的植物表达
载体，随后将 PBI121- AtDGK7 质粒转入农杆菌
GV3101中。
图 1. PBI121-AtDGK7表达载体结构
Fig. 1. The structure of expression vector PBI121-AtDGK7
2.2 转基因植株的筛选及PCR检测
将 T0代种子经表面消毒后，平铺于含 50 mg/L
卡那霉素和 500 mg/L头孢霉素的 MS选择培养基
中，经 6 d的生长共筛选到数株阳性植株，随机挑选
24株提取 DNA。以基因组为模板，用 AtDGK7上的
一段 350 bp 序列的 5 和 3 引物进行 PCR 扩增，
PBI121-AtDGK7质粒和野生型拟南芥分别为阳性
对照和阴性对照。部分扩增结果如图 4所示，图中箭
头所指部位即为 PCR扩增出的 350 bp大小的特异
条带，说明 AtDGK7基因已整合到基因组中。由于
AtDGK7在正常生长条件下的野生型拟南芥中的表
达量极低，因此阴性对照中未能扩增出 350 bp的特
异带。
2.3 转基因植株的RNA提取及RT-PCR检测
随机提取 5株转基因拟南芥的 RNA (同期培养
野生型拟南芥为对照)，经 1%琼脂糖凝胶电泳检测，
可以看出 RNA无降解(检测图未出示)。将 RNA逆
转录成 cDNA，PCR扩增。以拟南芥中的 Actin作为
标定内参，根据 Actin的亮度调节模板量使 Actin的
表达量一致，然后用特异引物扩增 AtDGK7基因片
段。结果如图 5所示，说明 AtDGK7基因在转基因
植株中能够正常转录。
表1相关基因的特异引物序列
Table1 Specific primers of correlative genes
基因 Genes
Actin1
ABI1 (At4g26080)
ABI2(At5g57050)
HAB1(At5g66400)
P5CS1 (At2g39800)
P5CS2 (At3g55610)
RD29A (At5g52310)
序列 Sequences
5-CATCAGGAAG GACTTGTACGG-3;5-GATGGACCTGACTCGTCATAC-3
5-TCAAGAGCAAACCCTTGAACTG-3;5-TGCATATTACAATTAGCCCGGGAAG-3
5-GGATCTAATGACAAACGAAGA-3;5-TCACTTTTCTTCCAAACCTTC-3
5-GATGGACAAGGAGGGAGGAG-3;5-TACAACGACCGAATGCGACT-3
5-GATACGGATATGGCAAAGCG-3 ;5-ATGGGAATGTCCTGATGGGT-3
5- GTATGGTGGGCCAAGAGCAA-3;5- GCCTCTGTCCTTTGTAAGACA-3
5-ATCACTTGGCTCCACTGTTGTTC-3;5-ACAAAACACACATAAACATCCAAAGT-3
图 2. PCR扩增产物及
产物胶回收
Fig.2. PCR product and gel
reclaim
M, marker DL2000 ; 1 and 2, PCR
product.
图 3. PCR产物酶切检测
Fig.3. Identification of the
PCR product by restriction
analysis
M, marker DL2000; 1, PCR
product.
92
第 1期 袁 苑等:拟南芥甘油二酯激酶(AtDGK7)基因抗逆的生理作用
图 4. 转基因植株的 PCR鉴定
Fig.4. PCR identification of the transgenic plants
M, DNA marker DL 2000 ;1. GV3101 (阳性对照) ;2.野生型拟南
芥(阴性对照) ; 3~11,转基因拟南芥。
M, DNA marker DL 2000 ;1, GV3101 plasmid (positive control) ;
2, wild-type A. thaliana; (negative control) ;3~11, AtDGK2 transgenic
A. thaliana. Arrow indicates specific band.
2.4 转基因拟南芥和野生型拟南芥种子在ABA和
NaCl培养基上的萌发情况
经过 3 d春化后的野生型 (WT)和转基因拟南
芥（TG4）种子播种在含 0、0.5 和 1 μmol/L的 ABA
的 1/2MS培养基，含 0 和 200 mmol/L 的 NaCl 的
1/2MS培养基上培养生长 12 d。结果如图 4所示，在
含 0 μmol/L的 ABA的MS培养基上转基因植株和
野生型植株的生长状况类似 (图 6，a); 在含
0. 5 μmol/L的 ABA的 MS培养基上，野生型植株
和转基因植株生长都较缓慢，而且萌发小苗的长势
不一致(图 6，b)；在含 1 μmol/ L 的 ABA 的 MS 培
养基上，转基因拟南芥和野生型拟南芥的萌发则有
很大不同，野生型拟南芥 10 d后萌发，但子叶白化
死亡，而转基因拟南芥有半数的种子萌发出绿色的
子叶，其它种子也白化死亡(图 6，c)。重复试验 3次，
统计萌发率，统计结果如图 7所示，在 0.5 μmol/L
的 ABA时，转基因拟南芥与野生型拟南芥的萌发
率相当；当 ABA浓度为 1 μmol/L时，转基因拟南芥
的萌发存活率高达 50%，而野生型拟南芥几乎全部
死亡。结果说明，AtDGK7基因的过表达使得拟南芥
对ABA 的敏感性较野生型要低，从而增加了对
图 6.野生型和转基因植株的种子在不同处理条件下的萌发情况
Fig.6. Germination of the wild-type (WT) or transgenic lines(TG4) seeds on MS agar plates supplemented with
ABA and NaCl for different concentrations
a. 0 μmol/L ABA; b. 0.5 μmol/L ABA; c. 1.0 μmol/L ABA; d. 200 mmol/L NaCl; e. 0 mmol/L NaCl.
图 5. 转基因植株 RT-PCR检测
Fig.5. RT-PCR testing of the transgenic plants
WT, wild-type A. thaliana；TG1~TG5, transgenic A. thaliana plants.
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农 业 生 物 技 术 学 报 2009 年
ABA的耐受能力。在 200 mmol/L的 NaCl的培养基
中，12 d后观察到，野生型拟南芥的幼苗已经变褐，
苗心部位发黑，有死亡的迹象，而过表达转基因拟南
芥幼苗依然发绿，苗子长势明显好于野生型拟南芥
（图6，d）。这表明，AtDGK7基因的转入增强了过表
达拟南芥幼苗对盐胁迫的抗性。
图 7.不同浓度 ABA处理条件下转基因(TG4)和野生型(WT)
拟南芥的萌发率
Fig.7. Germination frequency of transgenic lines (TG4) seeds
and WT seeds after being treated with different ABA
concentrations
Data are means ± SE from five independent experiments.
2.5AtDGK7的转入对逆境胁迫相关基因表达的
影响
从图 8 可以看出，200 mmol/L的 NaCl 处理转
基因植株和野生型植株 12 h，P5CS1的表达量都增
强，转基因植株的表达量增强的幅度较大；在处理
24 h后，转基因和野生型植株又都减弱，转基因植株
减弱的幅度较小，而野生型植株的表达量已下降到
处理前的水平。P5CS2在转基因植株中的表达量明
显高于野生型植株中的表达量，只是在两类植株处
理前后的表达量都没有明显变化。同时可以明显看
出盐胁迫下转基因植株中 RD29A的诱导表达量明
显高于野生型植株。这与图 6(d)过表达 AtDGK7转
基因拟南芥明显改善植株抗盐性的结果一致。
图 9结果显示，甘露醇处理 12 h后，在野生型
植株和转基因植株中，P5CS1的表达量都增强，处理
24 h后表达量降低。P5CS2基因的表达量在转基因
植株中比野生型植株要高一些。这两个基因的表达
规律与盐胁迫的实验结果是一致的，同样说明了
AtDGK7基因的转入能够诱导 P5CS1和 P5CS2 基
因的超表达，能够增强转基因植株对水分胁迫的抗
性。而 RD29A在转基因植株和野生型植株的表达
规律是一致的，处理前，RD29A在转基因植株比野
生型植株中的表达量略高一些，处理 12 h后表达量
降低，24 h后表达量又随之升高。这种一致性可能是
由于在参与植物对逆境胁迫的信号传导中，转基因
植株主要是通过诱导 P5CS1、P5CS2等合成积累提
高植物的抗性。
从图 10看出，ABI1在转基因植株和野生型植
株中的表达规律是一样的，在 5 μmol/L ABA处理
30 min后，ABI1的表达量会增强很多；在处理 3 h
图 8.盐胁迫相关基因的表达分析
Fig.8. Expression of stress-responsive genes in wild-type and
AtDGK7-overexpressing A. thaliana plants induced by NaCl
1, WT 0 mmol/L NaCl; 2, WT 200 mmol/L NaCl for 12 h; 3, WT 200
mmol/L NaCl for 24 h; 4, TG4 0 mmol/L NaCl; 5, TG4 200 mmol/L
NaCl for 12 h; 6, TG4 200 mmol/L NaCl for 24 h.
图 9.水分胁迫相关基因的表达分析
Fig.9. Expression of stress-responsive genes in wild-type and
AtDGK7-overexpressing A. thaliana plants induced by mannitol
1, WT treated by 0 mmol/L mannitol; 2, WT treated by 300 mmol/L
mannitol for 12 h; 3, WT treated by 300 mmol/L mannitol for 24 h; 4,
TG4 treated by 0 mmol/L mannitol; 5, TG4 treated by 300 mmol/L
mannitol for 12 h; 6, TG4 treated by 300 mmol/L mannitol for 24 h.
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第 1期 袁 苑等:拟南芥甘油二酯激酶(AtDGK7)基因抗逆的生理作用
后，表达量又减弱。这与 P5CS1在盐胁迫和水分胁
迫下的表达规律相同。ABI1与 DGK的产物 PA结
合，消除了 ABI1对 ABA的负调控作用，引起气孔
的关闭。ABI2和 HAB1在转基因植株比野生型植
株中的表达略低。这说明，AtDGK7的转入抑制了
ABI2和 HAB1的表达。
2.6 转基因植株和野生型植株对低温逆境的响应
取生长状况一致的转基因植株 TG2、TG4 和
TG5 3个株系的幼苗和野生型幼苗数株，将部分幼
苗进行 4℃低温处理 12 h，测定脯氨酸含量。从图
11(a)可看出，在常温 25℃下，过表达转基因植株的
脯氨酸含量略高于野生型植株；但在 4℃低温处理
后，转基因植株和野生型植株的脯氨酸含量均会迅
速增高，而转基因植株的脯氨酸含量的上升幅度高
于野生型植株。这说明转基因植株能够积累较多的
脯氨酸，有利于抵抗低温逆境。
由图 11(b)可见，正常温度下转基因植株和野生
型植株的丙二醛含量基本相同，而 4℃低温处理后，
丙二醛含量都升高，但转基因植株的增长幅度要比
野生型植株小。这说明在低温逆境条件下，转基因植
株膜脂过氧化程度低于野生型拟南芥植株，从而更
好地保护膜系统免受逆境损伤。另一方面，转基因植
株 SOD的活性在 4℃低温处理后明显的高于野生
型植株（图 12），也说明转基因植株抗活性氧伤害的
能力比野生型植株强。
图 11.转基因植株和野生型植株脯氨酸(a)
丙二醛(b)含量的积累
Fig.11. Proline(a) and malonaldehyde(b) accumulation in
WT and TG
Data are means ± SE from three independent experiments.
图 12.转基因植株和野生型植株 SOD活性
Fig.12. SOD activity in WT and TG
Data are means ± SE from three independent experiments.
3讨论
DGK作为植物中一类比较新的激酶，具有特
殊的结构特征和理化性质，并参与植物体内多种信
号分子的形成。目前对 DGK的研究尚处于起步阶
段，只是在拟南芥、番茄、水稻、小麦和玉米中克隆到
为数不多的几个 DGK基因。对所克隆到的基因也
仅仅是从酶活，作用底物，抑制剂，基因的表达和定
位等方面做了些初步的研究。
图 10. ABA相关基因的表达分析
Fig.10. Expression of stress-responsive genes in wild-type and
AtDGK7-overexpressing A. thaliana plants induced by ABA
1, WT 0 μmol/L ABA; 2, WT treated by 5 μmol/L ABA for 30 min;
3, WT treated by 5 μmol/L ABA for 3 h; 4, TG4 0 μmol/L ABA; 5, TG4
treated by 5 μmol/L ABA for 30 min; 6, TG4 treated by 5 μmol/L ABA
for 3 h.
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农 业 生 物 技 术 学 报 2009 年
为了进一步研究 AtDGK7基因的功能，本实验
通过设计特异引物，构建 PBI121-AtDGK7表达载
体，转化拟南芥，筛选，获得了 AtDGK7过表达的转
基因拟南芥植株。当植物遭受胁迫时，植物体内 A
BA会大量积累，抵御逆境胁迫，而外施 ABA，可以
模拟外界胁迫，研究植物对逆境的响应。将转基因拟
南芥和野生型拟南芥分别播种在不同浓度的 ABA
和 NaCl的培养基中。由于逆境会伤害生物膜，而
ABA 可以使生物膜稳定，ABA 属信号分子，当 A
BA浓度升高时，必然会促使下游防御机制的启动，
保护膜不受活性氧的破坏，从而使膜上的酶得到保
护。转基因拟南芥对高浓度的 ABA的敏感性比野
生型要低，而且萌发率明显很高，而野生型拟南芥在
相同条件下不萌发或者萌发死亡，说明转基因植株
的膜系统在逆境条件下更能得到保护。在相同盐浓
度下，转基因拟南芥长势明显优于野生型拟南芥，说
明转基因拟南芥比野生型拟南芥抗盐胁迫的能力
强，保护了细胞的膜脂和膜蛋白并确保了植物组织
对水分的吸收(Lu et al., 2002)。
P5CS1、P5CS2 和 RD29A均属胁迫诱导基因，
当植物遭受干旱、高盐、低温胁迫时，这些基因都能
超表达。ABA在植物对胁迫耐受性和抗性中发挥着
重要作用，ABI1 和 ABI2 是编码蛋白磷酸酶, 是 A
BA信号转导的负调控因子(Merlot et al., 2001)。本
实验在转基因植株中, ABA和胁迫反应基因的表达
量增高,如 RD29B和 HAB1。在研究 AtDGK7与盐
胁迫相关基因的关系时发现，转基因植株能够促使
P5CS1和 P5CS2基因的表达，这说明 AtDGK7基因
的转入促进了脯氨酸的合成，增强了其耐盐性；盐胁
迫下不论是野生型植株还是转基因植株都能看出
RD29A 的表达均有上升，这与 Kazuko Yam-
aguchi-Shinozakiaib and Kazuo Shinozaki（1994）所证
实的盐胁迫下可以诱导 RD29A的表达的实验结果
是一致的，但在转基因植株和野生型植株中的变化
不明显，这说明转 AtDGK7 基因并没有影响到
RD29A的表达。这也同时证明了植物对逆境的响应
可以通过多条通路来实现。通过分析各条通路中的
信号分子或基因，能够明确植物在提高抗逆性方面
的信号传导过程。水分胁迫后，野生型拟南芥和转基
因拟南芥中，P5CS1的表达量都增强，处理 24 h后
表达量降低。P5CS2基因的表达量在转基因植株中
比野生型植株要高一些。说明 AtDGK7基因的转入
能够诱导 P5CS1和 P5CS2基因的超表达，P5CS是
脯氨酸合成的关键酶，P5CS表达量的增高，必然会
引起转基因拟南芥中脯氨酸含量相对于野生型拟南
芥的升高，从而增强植物对水分胁迫的抗性。这两个
半定量实验均证明了 AtDGK7 的转入可以提高植
物对干旱和盐胁迫的抗性，抗性的增强主要来源于
P5CS参与介导的信号传导过程。在这个过程中，
DGK究竟是影响了该通路中的哪一类信号分子还
不是很明确。在拟南芥中 PLD参与了 ABA对气孔
的调控, PLD水解膜上的脂类生成 PA,PA结合蛋白
磷酸酶 ABI1 后, 抑制了 ABI1 的蛋白磷酸酶活性
(Mishra et al., 2006)，这种结合同时可以促进生成
PA的另一条途径 PLC-DGK通路中 PA的形成。在
ABA的影响下，ABI2和 HAB1在转基因拟南芥比
野生型拟南芥中的表达要略低。这说明，AtDGK7的
转入可能会引起 ABI1的蛋白磷酸酶活性的抑制，
同时防止其由细胞质至细胞核的移动,从而消除了
ABI1对 ABA信号转导的负调控作用,引起气孔的
关闭；PA与 ABI1的结合也激活了 PLC-DGK途径，
促进了 PA的形成。
为了进一步验证 AtDGK7 在植物抗逆境胁迫
中的作用，测定了脯氨酸、丙二醛含量和 SOD活性。
本实验结果发现 4℃低温处理后，转基因植株和野
生型植株的脯氨酸含量均会迅速增高，但转基因植
株的脯氨酸含量的上升幅度高于野生型植株。脯氨
酸是最有效的渗透调节剂之一，过表达转基因植株
在低温胁迫下脯氨酸积累高，说明脯氨酸大量积累
可以增强转基因植株抵御冷害的能力。同时发现
4℃低温处理后，转基因植株丙二醛含量比野生型植
株低，而 SOD活性要比野生型植株高，这说明，在低
温胁迫下过表达转基因植株活性氧自由基清除酶活
性强，保护生物膜免受逆境胁迫的损伤 (刘 宛等，
2003)。本研究表明，利用基因工程技术可以缓解逆
境对植物造成的伤害,增强植物的抗逆能力，提高植
物对逆境胁迫的抗性。
参 考 文 献
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