全 文 ：中国科学: 生命科学 2010年 第 40卷 第 10期: 970 ~ 977

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英文版见: Qin Y Z, Guo M, Li X, et al. Stress responsive gene CIPK14 is involved in phytochrome A-mediated far-red light inhibition of greening in Arabidopsis. Sci
China Life Sci, 2010, 53: 1307—1314, doi: 10.1007/s11427-010-4078-1
《中国科学》杂志社
SCIENCE CHINA PRESS
论 文
胁迫相关基因 CIPK14在 PHYA介导抑制拟南芥
远红光黄化苗转绿过程中的作用
秦玉芝①, 郭明②, 李旭②, 熊兴耀①, 何长征①, 聂先舟③*, 刘选明②*
① 湖南农业大学园艺园林学院, 湖南省作物种质创新与资源利用国家重点实验室, 长沙 410128;
② 湖南大学生命科学与技术研究院, 长沙 410028;
③ Potato Research Centre, Agriculture and Agri-Food Canada, Fredericton, New Brunswick E3B 4Z7, Canada
* 联系人, E-mail: xianzhou.nie@agr.gc.ca; sw_xml@hnu.cn
收稿日期: 2010-07-30; 接受日期: 2010-08-09
教育部面向 21 世纪教育振兴行动计划世界一流大学建设项目、国家自然科学基金(批准号: 30770200)和国家科技攻关计划(批准号:
2007BAD41B to XL)资助

摘要 本文对CBL互作蛋白激酶, CIPK14参与拟南芥光敏色素A介导的, 远红光黄化苗转绿
抑制调控进行了研究. 结果发现, 拟南芥光敏色素 A 功能缺失突变体(phyA)远红光黄化苗(4 天)
转入白光处理后, 仅 0.5 h叶片迅速转绿; 相同条件下, CIPK14基因插入失活突变体(cipk14)远红
光黄化苗, 经过 15 h 白光处理之后叶片才开始转绿; 野生型(Col-4)远红光黄化苗转绿时间介于
突变体 phyA与 cipk14之间. 基因表达分析表明, 上述不同基因型拟南芥远红光黄化苗转绿的快
慢, 与原叶绿素酸酯还原酶基因表达量存在正相关性. 结合研究发现—— CIPK14 基因受到远红
光调节, 并且表达具有时钟节律性认为, Ca2+调节蛋白 CIPK14，可能在 PhyA信号传导途径的上
游分支介入 PhyA介导的远红光黄化苗转绿抑制调控.
关键词
叶绿素
CIPK14
远红光
转绿抑制
POR
光敏色素 A



钙是生物体不可或缺的重要元素[1], 细胞质内存
在着大量自由钙离子 , 作为最普遍的“细胞第二信
使”, 参与并调节各种细胞生物的许多重要生理生化
和信号转导过程[2,3], 从而影响生物的生长发育和对
环境刺激的应答[4~9]. 人们发现, 胞内自由钙离子的
浓度具有周期性振荡现象, 这种周期性振荡波是启
动细胞下游不同反应的重要信号[3].
植物体内已发现 3种主要的钙离子受体蛋白: 钙
调素 (calmodulin, CaM)、钙依赖蛋白激酶 (Ca2+-de-
pendent protein kinases, CDPKs)与钙调磷酸酶 B 类似
蛋白(calcineurinB like, CBLs)[10]. CBL 互做蛋白激酶
(CIPKs)是钙依赖蛋白激酶(CDPKs)外, 另一个在植
物 Ca2+信号传导过程中起重要作用的 Ser/Thr 蛋白.
它通过特殊的 Ser/Thr 蛋白酶结构域, 与 CBL 中 4 个
Ca2+结合 EF 臂结合而被激活 [11,12]. 目前 , 拟南芥
(Arabidopsis thaliana)中发现了 10 个 CBLs 和 25 个
CIPKs, 水稻(Oryza sativa)的 10 个 CBLs 和 30 个
CIPKs 已被报道 [10]. 植物细胞中 CBL 往往通过与
CIPK 形成不同的复合体对各种信号产生相应反应.
例如, CBL4(SOS3/SALT OVERLY SENSITIVE3)与
CIPK24(SOS2/SALT OVERLY SENSITIVE2)结合在
盐胁迫应答中起重要作用[11,13]; CBL1, CBL9, CIPK1
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和 CIPK3 共同参与不同的非生物胁迫应答和 ABA 信
号传导[14~16]. 本研究发现, 拟南芥 CIPK14 受 Ca2+调
控, 与 ABA 和盐胁迫信号传导有关, CIPK14 基因功
能缺失, 导致拟南芥 ABA 应答系统中关键基因的表
达模式发生改变[17].
昼夜交替变化使生物有机体内一些生理反应和
分子表达出现节律性日变化 . 植物细胞胞质自由
Ca2+在 1 天的 24 h 中出现规律性波动[18]. 胞质 Ca2+
的这种时钟规律性波动, 在受 Ca2+信号系统调控的
光周期诱导开花与调节细胞系列生理过程中起重要
作用[18~22].
这种生物节律性变化, 通过一些基因的规律性
表达, 或那些受时钟控制的产物的规律性输出得到
进一步证实. 6%~15%的拟南芥转录体被证实受生理
时钟调控[23~25]. 高达 80%~90%的基因具有时钟调表
达特性 [26,27], 而其中的很大一部分基因又对脱落酸
(ABA)或茉莉酸甲酯(MJ)[27]有反应. 除了时钟基因,
大部分基因并不参与时钟调控过程, 而只是受到时
钟调控[26]. Xu 等人[28]报道, 生物钟系统受到时钟基
因和光受体调节后, 会输出相应的 Ca2+信号.
光敏色素和隐花色素与各种受光调节的植物生
长与发育过程[29~31], 及光的节律性调控紧密相关[32].
已报道的 5 种拟南芥光敏色素(phyA~phyE)[33~35]中,
phyA 和 phyB 在这方面的作用尤为突出[36]. phyA 在
黄化苗中大量积累, 相反, phyB 在光培养作物中具有
较高活性 [37,38]. 拟南芥光敏色素单一突变体和多重
突变体的获得, 为研究光敏色素在植物生长发育过
程中的各种功能提供了方便. 大量研究分析了 Ca2+
在光受体信号传导中的作用. Ca2+结合蛋白SUB1, 被
证明同时介导隐花色素和光敏色素信号传导. 另有
研究表明, 光诱导的植物气孔运动受到光敏色素和
隐花色素与 COP1 基因构成的信号网络共同调节[39],
提示这两个信号途径具有叠加性.
本研究发现 , CBL 互做蛋白激酶 , CIPK14 与
PhyA 介导的拟南芥远红光黄化苗转绿抑制调控有关,
并影响原叶绿素酸酯还原酶 (POR)基因的表达 .
cipk14 突变体远红光黄化苗转入白光 15 h 后才开始
转绿, 光敏色素 A 功能缺失突变体 phyA 远红光黄化
苗, 则在转入白光 0.5 h 后便迅速转绿, 相同条件下,
野生型(Col-4)黄化苗转绿时间比 cipk14 快但滞后于
phyA. 结合已发现的 CIPK14 基因表达时钟节律性,
与受到远红光调节属性, 认为 Ca2+调节蛋白 CIPK14,
参与拟南芥 PhyA 介导的远红光黄化苗转绿抑制
调控.
1 材料与方法
1.1 材料
拟南芥突变体 cipk14 [17]和 phyA-211[40,41], 及其
野生型背景株系 Columbia-4(Col-4)用于本实验研究.
1.2 光源
冷白色荧光灯(F48T12/CW/HO; General Electric,
Cleveland, OH)用作白光光源(W); 蓝光光源(B): 发射
峰 470 nm, 半谱带宽度 30 nm; 红光光源(R): 发射峰
660 nm, 半谱带宽度 20 nm[42]; LED 远红光光源(FR):
发射峰 740 nm, 半谱带宽度: 25 nm (www.ledsupply.
com)[43]. 白光、蓝光和红光光源的光通量用 Li-250
量子光度计(LI-COR)测量. 远红光光通量: 用 Li-250
量子光度计测量相对光通量, 再由分光辐射度计绘
制近直线标准曲线确定.
1.3 材料处理
Col-4, cipk14 和 phyA 3 种基因型种子分别播种
在 MS培养基中[17], 4℃暗培养 4天后, 转入 23℃白光
诱导 12 h, 随后分别进行以下实验: (1) 用于转绿分
析和 POR 基因表达分析: 分别置于 23℃不同强度
(0.01, 10 和 100 μmol·m−2·s−1)远红光下连续培养 4 天,
第 5 天转入 23℃白光处理, 并进行全天候监测; (2)
不同光照处理 (白光、蓝光、红光和远红光 )分析
CIPK14 基因表达: 于 23℃黑暗培养 6 天, 之后转入
不同光照条件(光通量: 白光, 100 μmol·m−2·s−1; 蓝
光, 100 μmol·m−2·s−1; 红光, 100 μmol·m−2·s−1, 远红
光, 100 μmol·m−2·s−1)处理 24 h, 并在不同时间点取
样; (3) CIPK14 基因表达的时钟节律性研究: 野生型
种子低温春花后分别转入 23℃长日照(LD, 16 h光照/8
h黑暗)和短日照(SD, 8 h光照/16 h黑暗)培养 10天(白
天光强: (30±3) μmol·m−2·s−1), 随后将两种处理材料
转入连续光照培养 2 天, 在特定时间点取样. 所有实
验重复至少 3 次.
1.4 RT-PCR 分析 CIPK14, PORA, PORB 和
PORC基因表达
参照文献[17]运用半定量 RT-PCR 法, Actin 作为
秦玉芝等: 胁迫相关基因 CIPK14 在 PHYA 介导抑制拟南芥远红光黄化苗转绿过程中的作用

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内参, 进行 CIPK14, PORA, PORB 和 PORC 基因的表
达分析. 引物序列、长度与基因号见表 1.
采用安比奥公司生产的 RNA 提取试剂盒, 提取
总 RNA; RNase free 离心管中加约 2 μg 总 RNA 和
0.5 μg Olig(dT)15, 混匀, 4℃短暂离心, 65℃水浴 7
min 后, 立即冰浴冷却. 离心后, 依次加入 10×Buffer
2.5 μL, 10 mmol/L dNTPs 1.25 μL, RNaseA 抑制剂 25
U, M-MLV 逆转录酶 200 U, 加 RNase free 水至 25 μL,
42℃反应 60 min 后, 70℃水浴 10 min 使酶失活, 即
得 cDNA 第一链. 之后分别进行 PCR 退火温度、引
物浓度、镁离子浓度和模板浓度优化实验. 根据优
化的条件, 进行 95℃预变性 5 min; 95℃变性 30 s,
55~60℃(因目的基因而异)退火 30 s, 72℃延伸 30 s;
循环数为 20~27 个(因目的基因而异), 最后 72℃延
伸 5 min, CIPK14(F: 576~599 bp; R: 1038~1017 bp)
和胁迫相关基因引物见表 1. 反应结束后, 取 16 μL
PCR 反应液, 在 1.5%琼脂糖凝胶上电泳. 每个实验
的 RT-PCR 反应至少重复 3 次, 以持家基因 Actin
(ACT2)的 PCR 产物作为分子内标 , 用定量软件
Image J(http://rsb.info.nih.gov/ij/)计算所检测基因的
相对水平.
1.5 叶绿素测定
叶绿素含量参考 Barnes 等人[44]所用方法确定,
浓度为 mg/seedling.
2 结果
2.1 CIPK14基因受生物钟调节
研究表明, 多数 ABA 应答基因同时具有时钟表
达特性[27]. 为了分析受 ABA 和盐诱导的 CIPK14 基
因 [17]是否也具有这一表达特性, 分别将拟南芥野生
型 Col-4 幼苗置于短日照(8 h L/16 h D)和长日照(16 h
L/8 h D)下培养 10 天, 之后转入连续光照培养 2 天,
最后 3 天(1 天周期光照, 2 天全光照)每 3 h 取一次样,
用于分析 CIPK14 基因表达情况(图 1). 分析发现, 短
日照条件下, 在进入光照培养的第 3个 hCIPK14基因
便出现了一个表达峰值, 表达峰值一直持续到 6 h.
植物进入黑暗培养阶段, CIPK14 基因的表达量骤降.
有趣的是, 当幼苗转入连续光照培养后这种节律性
变化并没有消失 (24~72 h): 表达峰值仍出现在第
27~30, 51, 71 h. 虽然长日照处理下CIPK14基因的表
达量在整体上稍高于短日照处理, 但 CIPK14 基因在
两种处理情况下出现了相同的节律性表达规律(图 1).
2.2 光敏色素 A调节 CIPK14基因的表达
受时钟调控的基因往往与光信号网络紧密关联.
胁迫相关基因介导光信号传导, 为传统胁迫相关基
因功能研究提出了一个新的思路. 以光敏色素 A 功
能缺失突变体 phyA 和隐花色素 1, 2 双突变体
cry1cry2, 野生型Col-4为研究材料, 进行不同波长光
照处理, 用于分析 CIPK14 基因表达与光信号传导的
关联. 黑暗培养 6 天的野生型 Col-4 黄化苗, 分别转
入“材料与方法”小节所介绍的白光、红光、蓝光与远
红光的光照条件处理, 分析不同处理时间下 CIPK14
基因表达情况. 结果可见, 所有被测试的光照种类都
能诱导野生型 Col-4 中 CIPK14 基因的表达, 只是表
达的动力学规律各不相同(图 2). 白光条件下, 随着
处理时间增加 CIPK14 基因的表达量持续增加; 而蓝
光照射 6 h后CIPK14基因的表达才开始增加, 并在之
后的处理时间内一直维持较高表达量; 红光处理下,
CIPK14 基因在出现短暂表达峰值后回落(图 2(A));
表 1 RT-PCR 中的引物
基因(acc. #) 引物 a) DNA 片段长度/bp
Actin2(NM_112764.3)
F: 5′-CACTGTGCCAATCTACGAGGGT-3′
R: 5′-CACAAACGAGGGCTGGAACAAG-3′ 318
CIPK14(NM_120260.2)
F: 5′-CAAAGTCTCCAAGGGCAGGTTCT-3′
R: 5′-CGTCTGCGGATTCGTGTCTAAAA-3′ 464
PORA(NM_124799.3)
F: 5′-AATGCCGCAGTCTATCAG -3′
R: 5′-AAAGTTATGCCGGTGTCT-3′ 389
PORB(NM_001036654.1)
F: 5′-TACCACCGAAGGCGAATC-3′
R: 5′-GAAAGGGAGGGAAGAGGG-3′ 272
PORC(NM_100243.3)
F: 5′-AGGCTTAGCGTCAGGATT-3′
R: 5′-GACTAGGGTCACTCACAAC-3′ 318
a) F(forward primer): 正向引物; R(reverse primer): 反向引物
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CIPK14 基因从远红光处理 0.5 h 开始表达, 第 6 h 后
一直处于较低转录水平(图 2(B), Col-4). 与野生型
幼苗相似, 远红光下突变体 phyA 植株中 CIPK14 基
因的转录也出现了短暂的表达峰值(图 2(B), phyA).
只是峰值推迟到处理后 1 h 出现, 并且只维持了 2 h.
虽然 CIPK14 在野生型和 phyA 突变体中呈现出相似
的动力学表达谱, 但在 phyA 突变体中 CIPK14 基因
的表达量明显减弱 , 表明 PhyA 功能缺失影响了
CIPK14 基因的表达. 同时检测了蓝光下 Col-4 和
cry1cry2 双突变体中 CIPK14 基因的表达情况, 发现
CIPK14基因并没有因为隐花色素 1, 2的双缺失而出
现基因表达异常(数据未显示). 根据以上结果 , 认
为光敏色素, 而不是隐花色素介导 CIPK14 基因的
表达.
2.3 CIPK14介入 PhyA介导的远红光黄化苗转绿
抑制调控
为进一步研究 CIPK14 基因是否参与 PhyA 信号
传导途径, Col-4, phyA 和 cipk14 3 种基因型萌动的种
子, 进行连续 4 天远红光培养后转入白光处理. 所有
基因型幼苗的子叶, 在 3 种强度远红光下都表现为黄
化(数据未显示). 同时比较了在不同强度远红光下,
连续培养 4 天的 Col-4, phyA 和 cipk14 拟南芥幼苗的
下胚轴长度. 结果发现, 与 100 和 10 μmol·m−2·s−1光
强相比, 所有在 0.01 μmol·m−2·s−1光强下生长的基因型
幼苗都形成了细长的下胚轴, 三者之间差异不显著(数据
未显示). 100和 10 μmol·m−2·s−1光强下, phyA的下胚轴
与 Col-4 和 cipk14 相比显著增长, Col-4 和 cipk14 之
间下胚轴长度差异不明显(图 3(A)).
将各基因型远红光黄化苗转入白光处理 1 5
h(hours-post-white light-illumination hpwi), cipk14 的
子叶维持黄化, 相同条件下 phyA 的子叶已全部转为
深绿, Col-4 的子叶则转为淡绿(图 3(A)). 进一步观察
发现, phyA 在 0.5 hpwi 时子叶就已全部转绿, 与叶绿
素含量分析结果相符. 3 种基因型幼苗的叶绿素含量
在转入白光前都处于极低值(图 3(B)), phyA 幼苗 0.5
hpwi 时的叶绿素含量剧增到 0.09 mg/seedling. 虽然
随着白光处理时间的延长, Col-4 和 cipk14 幼苗中叶
绿素含量也随之增加, 但两者所含叶绿素仍显著低
于 phyA 幼苗. Col-4 和 cipk14 之间表现出的差值


图 1 CIPK14 基因的表达特性分析
萌动的野生型种子分别置于长日照和短日照下培养 10 天后, 转入全白光继续培养 2 天. 转入全白光前 1 天开始, 每 3 h 取一次样, 包括连续
白光培养的 2 天, 一共取 3 天样. 样品地上部分取下随即液氮速冻, −80℃保存用于提取总 RNA. CIPK14 基因半定量分析参照材料与方法进
行. 肌动蛋白 Actin 基因作为分子内标. 实验重复 3 次, 每次基因半定量分析重复 3 次以上. 运用 ImageJ(http://rsb.info.nih.gov/ij/)软件分析凝
胶电泳图, 并进行 CIPK14 基因的表达定量, 用分子内标换算 CIPK14 基因的相对表达量并作图. (A) 长日照和短日照下 CIPK14 表达的凝胶
电泳图; (B) CIPK14 相对表达量曲线图. 数据取 3 次独立实验的 x ±SD. 白/夜分别用 和 表示; 表示全光照培养中相当于
前光周期培养阶段的黑夜时段. 数据取 3 次独立实验的 x ±SD
秦玉芝等: 胁迫相关基因 CIPK14 在 PHYA 介导抑制拟南芥远红光黄化苗转绿过程中的作用

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图 2 不同波长光照对拟南芥 CIPK14 基因表达的影响
萌动的野生型 Col-4 和突变体 phyA 的种子置于暗培养 6 天后, 转入
不同波长光照处理. 分别于不同的处理时间点取样, 样品地上部分
取下随即液氮速冻, −80℃保存用于提取总 RNA. CIPK14 基因半定
量分析参照材料与方法进行. 肌动蛋白 Actin 基因作为分子内标. 实
验重复 3 次, 每次基因半定量分析重复 3 次以上. 运用 ImageJ (http://
rsb.info.nih.gov/ij/)软件分析凝胶电泳图法, 进行 CIPK14 基因的定
量分析, 用分子内标换算 CIPK14 基因的相对表达量并作图. (A) 不
同波长光照对野生型 CIPK14 基因表达的影响; (B) 远红光对野生
型和突变体 phyA 中 CIPK14 基因表达的影响. 照片为 CIPK14 表
达的凝胶电泳图谱; 曲线图为CIPK14的相对表达量. 数据取3次独
立实验的 x ±SD

图 3 不同基因型拟南芥远红光黄化苗的转绿分析
萌动的野生型 Col-4 和突变体 phyA, cipk14 的种子分别置于 0.01 和
10 μmol·m−2·s−1连续远红光培养 4 天后, 转入白光处理并进行实时
监测. (A) 白光处理 15 h; (B) 白光处理 0.5, 10和 15 h不同基因型叶
绿素含量分析. 叶绿素含量参照 Barnes 等人[44]的方法, 由测定
20 株幼苗的平均值确定, 重复 3 次
(Col-4 vs cipk14: 0.03 vs 0.015/10 hpwi; 0.07 vs
0.03/15 hpwi)与外部表型差异一致.
2.4 原叶绿素酸酯还原酶 POR 基因表达受 PhyA
和 CIPK14的调控
原叶绿素酸酯还原酶(POR)是高等植物叶绿素合
成的关键酶. 为了分析 CIPK14 基因功能缺失突变体,
cipk14 远红光黄化苗转绿抑制现象是否与 POR 基因
(PORA, PORB 和 PORC)表达异常有关, Col-4, phyA 和
cipk14 远红光黄化苗经白光处理 15 h 取样, 半定量分
析不同基因型 POR 基因的表达情况(图 4). 结果发现,
phyA 幼苗中 3 种 POR 基因的表达量都处于最高水平;
突变体 cipk14中的 POR基因表达量都处于最低值, 其
中 PORA 甚至无法测出; Col-4 介于两者之间. POR 基
因在 3 种拟南芥基因型中的表达差异, 刚好与图 3 所
示该时间点的叶绿素含量, 及转绿表型差异一致.
3 讨论
CBL 互做蛋白激酶在许多细胞生理过程, 尤其是
非生物胁迫应答中起作用[11~16]. 拟南芥CBL互做蛋白
激酶 CIPK14 不仅参与 ABA 和盐胁迫信号传导[17],
CIPK14 基因表达还受到生物钟的调控(图 1). 胞质
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图 4 POR 基因的 RT-PCR 分析
萌动的野生型 Col-4 和突变体 phyA , cipk14 的种子置于 10
μmol·m−2·s−1连续远红光培养 4 天, 转入白光处理 15 h 后. 分别将
各基因型样品地上部分取下随即液氮速冻, −80℃保存用于提取总
RNA. POR 基因半定量分析参照“材料与方法”进行. 肌动蛋白 Actin
基因作为分子内标. 实验重复 3 次, 每次基因半定量分析重复 3 次
以上. 运用 ImageJ(http://rsb.info.nih.gov/ij/)软件分析凝胶电泳图,
并进行 POR 基因的定量分析, 用分子内标换算 POR 基因的相对表
达量并作图. (A) POR 基因表达凝胶电泳; (B) POR 基因相对表达量
统计. 数据取 3 次独立实验的 x ±SD
Ca2+的时钟规律性波动很可能是生物钟的一种输出
信号, 该信号由时钟基因和光受体调节[28]. 有理由相
信, 至少部分受Ca2+调节的CIPKs可能也受光受体调
控. 研究发现, 远红光能引起拟南芥细胞中 CIPK14
基因表达量迅速提高(图 2), 意味着光敏色素可能与
CIPK14 基因表达有关. 随后用 PhyA 功能缺失突变
体进行同样的处理, 虽然其中 CIPK14 基因的表达动
力学规律不变, 但 CIPK14 基因表达量与野生型相比
明显减少(图 2), 这一结果证实了之前光敏色素 A 调
控 CIPK14 基因表达的推断.
光敏色素 A 调控钙调蛋白 CIPK14 基因表达,
是否意味着 Ca2+信号途径与光敏色素介导的信号途
径之间存在某种关联. 下胚轴伸长是受光敏色素尤
其是 PhyA 调控的典型事例[45,46]. PhyA 功能缺失促
进连续远红光下拟南芥下胚轴伸长生长 [46], 相反 ,
过量表达 PhyA 抑制远红光下拟南芥下胚轴伸长生
长 [45]. 本实验也在此证实了这一点. 但是, 野生型
和 CIPK14 功能缺失突变体 cipk14 的下胚轴之间差
异却不显著. 鉴于高强度远红光(≥10 µmol·m-2·s-1)
抑制 cipk14 和野生型下胚轴伸长, 但不能抑制 phyA
下胚轴伸长的实验结果 , 可以做以下推断 : (1) 高
强度远红光抑制下胚轴伸长; (2) 远红光介导的下
胚轴伸长抑制通过 PhyA 起作用, 与 CIPK14 关系不
明显.
研究发现, 远红光通过 PhyA 影响质体的发育,
从而抑制拟南芥远红光黄化植株转绿[44]. 本研究中,
虽然野生型远红光黄化苗转入白光后, 细胞叶绿素
合成并没有完全受阻, 但是叶绿素合成在较长时间
内出现了障碍. 相同条件下, phyA 细胞叶绿素合成受
到的影响却很小, 转入白光后极短时间内便完全转
绿(图 3). 该结果与 Barnes 等人 [44], McCormac 和
Terry[47]的研究相同: PhyA 抑制远红光黄化苗转绿.
有趣的是, cipk14 远红光黄化苗转入白光后, 转绿明
显滞后, 并且在白光处理第 15 h 监测单株叶绿素含
量仅为 0.03 mg/seedling, 远远低于 phyA 的 0.15
mg/seedling 和 Col-4 的 0.07 mg/seedling(图 3). 显然,
PhyA 与 CIPK14 介导的远红光抑制转绿, 可能与叶
绿素合成酶的积累或活性有关. 叶绿素合成酶中原
叶绿素酸酯还原酶(POR)是光依赖性的, 在高等植物
叶绿素合成中起关键作用[48,49]. PhyA 介导的远红光
转绿抑制作用, 已被证明与这类核基因的表达受阻
有关[47], 远红光抑制 POR 基因表达造成质体不可逆
的损伤[44]. 结果发现, 经过 4 天远红光/1 天白光处理
的 phyA 突变体中, POR 基因表达量最高, Col-4 次之,
cipk14 突变体中的 POR 基因表达量最低, 这与其表
现出的不同转绿表型刚好一致.
由于 cipk14 植株在普通培养条件下未出现异常
叶色(数据未显示), cipk14 远红光黄化苗转绿滞后应
该不是 CIPK14 基因功能缺失的直接结果 . 但是 ,
CIPK14 基因受到远红光调节(图 2), 同时对 phyA 依
赖性的 POR 基因表达产生影响(图 4), 因此, CIPK14
很可能与 PhyA 协同调节拟南芥远红光转绿抑制作用,
并且可能在 PhyA 信号传导途径的上游分支介入.
致谢 感谢美国加州大学(University of California, Los Angeles, USA)林辰涛教授对本工作的悉心指导!
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