全 文 ：植物生理学报 , 注吻 月州甲勺 s勿魄如 , 如比口 1明 , “ ( 1) : 31 一 36
光对拟南芥微管蛋白基因表达的负调节作用
曹湘玲 白永延
(中国科学院上海植物生理研究所 , 上海 2X( X] 32
摘要 : 白光处理后拟南芥 白化苗中的徽管蛋
白基因 m RN A 都有不 同程度降低 。 白化苗中
T UB I 的 功R N A 童很高 ,连续用白光处理 白化
苗 2 一 6 h , ryt JB l n lRN A 降低 。 分析拟南芥幼
苗根 、 下胚轴 中的 NR A 发现根中 TU B I 基因
转录水平不 受白光影响 。 具子叶的 下胚轴
中 T UB I 基因转录水平受白光抑制 。 白光对
T UB I 基因表达的负调节具有组织特异性 。
拟南芥中 UT A I 基因 m丑N A 在雄蕊和成熟
的花粉 中积 累 , 而根尖 和花粉管中没有 ;
UT B I 的 m丑N A 主要在 根 中积 累 , 其次是
花 ,而子 叶 中不积 累 ( C a耳犯 n etr 等 19 2 ) 。
本实验着重探讨白光对拟南芥微管蛋白基
因表达的调节和对下胚轴伸长 的影响 。 我
们发现 , 白光对此类基 因有负调节作用并
抑制下胚轴的伸长 。
关键词 :拟南莽 , 微管蛋白基因表达 , 白光 ,
负调节
学科分类号 : 7Q 56
1 材 料 与 方 法
植物微管 (面 c or t ub u les , M IS )由 a 一微
管蛋白 ( 。枷山u l in , uT A ) 、 浮微管蛋 白 ( (户
抚山己in , UT B )和 MTS 蛋白附属 因子组成 ,
是构成植物细胞骨架的成份之一 。 在分裂
的细胞中 ,它是有丝分裂和减数分裂的纺
锤体成份和成膜体成份 。 在不分裂的植物
细胞中 , M TS 存在于细胞质膜中 ,参与纤维
素纤丝在细胞壁 的定 向排列 , 这种纤维素
纤丝的排列方向决定细胞 的形状 。 植物的
M IS 在植物生 长发育过 程中参与细胞分
裂 、细胞形状控制以及植物形态建成过程 。
对大豆 ( uG il tian 和 M a 19 8 7 )
、玉米 ( V i l e -
~ 等 19 4 )
、 棉花 ( D七泊 n 等 1卯4 ) 、 豌豆
(B ir
e lr 盯 等 195 )
、水稻 ( K叨 g 等 194 )
、 马
铃薯 ( T即 l o r 等 l卯 4 )等植物微管蛋 白基因
的研究发现 , 真核生物 中微管蛋 白基因 由
多基因家族编码 ,植物编码微管蛋 白的基
因比动物中的多 。 已知拟南芥 ( sn us at et 等
19 2 )含有 6 个 a 一微管蛋 白基 因和 9 个 尽
微管蛋 白基因 。 目前所有这 巧 个基因已
被克隆 ,对它们的 DN A 顺序和其中一些基
因的产物已作了分析和鉴定 。 研究表明 ,
1
.
1 材料培 养 拟南芥 . 代必衣和那。 口d ~ )
I翻山玩飞 e er at 种子 (巧 mg )用含 0 . 1% ( v/ v ) T川先 n
的 20 % 次抓酸溶液消毒 10 而 n ,用无菌水漂洗 4
一 5 次 , 播种在含 30 % 蔗搪的 MS 培养基上 。 于
4℃春化 2 一 2 . 5 d 。 光照 Z h ,启动其发芽 , 暗发芽
的材料用锡箔纸包好 , 光发芽 的材料不包锡箱
纸 , 于 24 一 25 ℃培养 。
1
.
2 白光处理 种子在 (WC 30 脚no l m
一 2 犷 ’ ) 白
光冷光荧光灯管 ( GRG lux 只巧T I万GRO ; 匆 Iv画 a
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.
Dan
v e花 , MA )下处理 Z h ,转至 4℃下暗培养 2
一 2
.
5 d
,移至 24 一 25 ℃ 暗培养 ,在暗绿灯下观察
萌发情况 ,使下胚轴长度达 1 一 2 ~ 的苗 (为 l d
苗龄 ) ,经 0 , 0 . 5 , l , 2 , 6 , 10 和 解 h 7 个不 同时间
的白光处理 (白光处理的条件同上 ) , 以 6 和解 h
暗培养的苗为对照 。
1
.
3 R N A 抽提及 R N A 凝胶杂交分析 在暗绿
灯下快速收集植物材料并浸人液氮 。 RN A 抽提
用 RN山d 吐 , 按 生产 商 B证 101 公 司 (凡 c玩的司
以 )的方法 , RN A 州 b lot 杂交按 (即伴血疏 r 等
198 8) 的方法 ;以拟南芥 巧 个微管蛋白基因的特
异片段为探针 ,这些片段位于基因的 3 ’ 不编码区
( K ol 祀akz 等 19 2 , Sn us at t e 等 l卯2 ) 。 探针 是用
CP R 方 法 合 成 的并 用 R州斤 CP R 伍粤 1犯 nt 苟 t
1卯 7一 l伪 收到 , 1卯7仍 一21 接受 。
国家高技术发展计划资助课题。



1 期 曹湘玲等 :光对拟南芥微管蛋白基因表达的负调节作用
3
.
2光负调节 T U BI 基因表达的组织特
异性
钾详汕 e硫 r 等 ( 19 88) 曾报告 在 白光
中生长的拟南芥根 中的 TU B m R NA量多于
花中积累 的量 , 而叶 中没有积累 。 我们分
别测定了拟南芥白化苗和去 白化苗的根 ,
带子叶的下胚轴中 uT BI 基因 m RN A ,发现
无论是暗培养还是光条件下生长的根 , 其
mR N A 水平无显著差异 。 白化苗有子叶的
下胚轴中 UT BI 1l lRN A 量多 于去 白化苗有
子叶下胚轴中的 UT lB m丑N A 量 。 我们构
建了 UT BI 基因启动子与 GU S 基 因融合的
载体 ,并用来转化拟南芥 。 用植物组织化
学方法测定转基因拟南芥 中 G US 的活性 。
结果表明 UT BI 基因表达受 白光调节仅限
于下胚轴而不 在根中 。 UT BI 基因受 白光
负调节的组织特异性 ,可能是植物生长发
育所需的 自身保护机制 。 当种子在自然条
件下 (如土壤中暗条件下 )发芽时 UT BI 基
因高水平地转录 , 促使苗的下胚轴快速伸
长 ,顶出地面 , 以便进行光合作用而生存下
来 。 因此 UT BI 基因可 以作为一种组织特
异地受光负调节的模式基因来研究 。
种子在白光条件下发 芽 (种子伸出种
皮后 )转入暗培养的苗 , 与直接在 白光下生
长的苗相 比 , 苗 的长度 以及 UT BI 基 因的
m丑N A 水平都有增加 ,说明 UT BI 基因的转
录水平与苗的下胚轴伸长速度呈正相关 ,
同样 TU A3 , T UA 6 , UT 琳 基 因也有类似反
应 。
参 考 文 献
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