全 文 ：分子植物育种，2014年，第 12卷，第 1期，第 178-186页
Molecular Plant Breeding, 2014, Vol.12, No.1, 178-186
研究报告
Research Report
大岩桐 SOC1同源基因的克隆及其功能研究
韩雪 1 姜仕豪 1,2 钟丹 1 胡立霞 1 庞基良 1*
1杭州师范大学生命与环境科学学院,杭州, 310036; 2浙江清华长三角研究院微环境控制技术中心,嘉善, 314100
*通讯作者, pangrenshuiliang@aliyun.com
摘 要 以大岩桐(Sinningia speciosa)幼叶为材料，利用 RACE 技术克隆到两个 SOC1 基因序列的全长
cDNA，分别命名为 SsSOC1a和 SsSOC1b (在 GenBank中登录号分别为 ABX90014和 ABX90015)。序列分析
表明，SsSOC1a的 ORF长度为 639 bp，编码 212个氨基酸，SsSOC1b的 ORF长度为 633 bp，编码 210个氨基
酸；含有典型的植物MADS-box基因结构。通过蛋白序列比对，SsSOC1a基因序列与可可的 TcSOC1和顶花
板凳果的 PtSOC1有 67%的相似性；SsSOC1b基因序列与葡萄的 VvAGL19、白桦的MADS蛋白有 67%的相
似性。将 SsSOC1b置于 CaMV35S启动子控制下在烟草中异位表达，转基因烟草表现出花期提前、花芽数增
多或整个生命周期中没有花芽分化的新表型；将 SsSOC1a、SsSOC1b置于 CaMV35S启动子控制下在大岩桐
中过量表达，转 SsSOC1a植株表现出花期提前的新表型，转 SsSOC1b植株的表型无明显变化。研究结果表明
SsSOC1a和 SsSOC1b参与了转基因植株花芽的分化以及花时的调控。
关键词 大岩桐, SOC1同源基因,花时调控
Cloning and Function Research of SOC1 Homologous Gene in Sinningia
speciosa
Han Xue 1 Jiang Shihao 1,2 Zhong Dan 1 Hu Lixia 1 Pang Jiliang 1*
1 College of Life and Environment Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou, 310036; 2 Zhejiang Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua
University Microenvironment Control Technology Research Center, Jiashan, 314100
* Corresponding author, pangrenshuiliang@aliyun.com
DOI: 10.13271/j.mpb.012.000178
Abstract Two Full-length cDNA, named SsS0C1a and SsS0C1b (GenBank accession number ABX90014 and
ABX90015), were cloned from the young leaves of Sinningia speciosa by rapid-amplification of cDNA ends
(RACE) technology. The SsS0C1a harbored an open reading frame (ORF) of 639 bp length encoding 212 amino acids.
The SsS0C1b harbored an open reading frame (ORF) of 633 bp length encoding 210 amino acids. Bioinformatics
analysis indicated that SsS0C1a and SsS0C1b contained typical MADS-box structure. Protein sequence alignment
indicated that SsS0C1a was similar to TcSOC1 (Theobroma cacao), PtSOC1 (Pachysandra terminalis) with homol-
ogy of 67%, SsS0C1b was similar to VvAGL19 (Vitis vinifera), MADS protein of Betula platyphylla with homol-
ogy of 67%. Transgenic tobacco plants ectopically espressing SsS0C1b exhibited novel phenotypes with flowering
early, floral bud number increased or no flowers during the whole life. Transgenic gloxinia plants overexpressing
SsSOC1a exhibited new phenotype with flowering early. These results indicated that SsSOC1a and SsS0C1b were
involved in the regulation of floral bud differentiation and flowering time.
Keywords Sinningia speciosa, SOC1 homologous gene, Regulation of flowering time
收稿日期：2013-04-08 接受日期：2013-06-17 网络出版日期：2013-07-30
URL: http://5th.sophiapublisher.com/abstract-1568-mpbopa
基金项目：本研究由国家自然科学基金项目(31071818)和浙江省重点科技创新团队项目(2010R50039)共同资助
MADS-box 基因是一个庞大的多基因家族，在
高等植物的发育尤其是花发育的调控中起着非常重
要的作用。SOC1 (SUPPRESSOR OF OVEREXPRES-
SION OF CONSTANS 1)基因属于 MADS-box 基因
家族中的 SOC1/TomatoMADS-box gene 3 (TM3)亚家
族，该亚家族的 Sl-TM3基因最先从番茄(Solanum
lycopersicum)中得到(Pnueli et al., 1991)。SOC1是各
种诱导开花途径中的一个关键整合子，它整合了来
自光周期、春化和赤霉素等诱导开花途径的各种信
号 (Samach et al., 2000; Moon et al., 2003)，促进植
物开花。目前已从白芥(Sinapis alba) (Menzel et al.,
1996)、拟南芥(Arabidopsis thaliana) (Lee et al., 2000;
Onouchi et al., 2000)、水稻(Oryza sativa) (Tadege et al.,
2003)、桉树 (Eucalyptus grandis) (Watson and Brill,
2004)、小麦(Triticum aestivum) (Zhao et al., 2006)、非
洲菊 (Gerbera hybrida) (Ruokolainen et al., 2011)、大
豆(Glycine max) (Zhong et al., 2012)等多个物种中克
隆到 SOC1/TM3亚家族基因，该亚家族基因的功能
也得以进一步的研究，但是除了拟南芥的 At-SOC1，
该类基因还存在很多未知的功能。
SOC1 基因在被子植物中是高度保守的(Naka-
mura et al., 2005)，但它们在植物中的功能可能是
多样的。近年来的研究发现 SOC1一些有趣的功能，
如矮牵牛(Petunia hybrida)的 UNS (UNSHAVEN)是
SOC1的直系同源基因，过量表达该基因，除了会导
致矮牵牛早花表型外，还引起花器官上形成异位毛
状体、花瓣叶片化等表型(Ferrario et al., 2004)。非洲
菊中过量表达 Gh-SOC1，会引起花瓣变短(Ruoko-
lainenet al., 2011)。因此，为探明 SOC1在不同植物中
的功能，还需开展进一步的研究。
大岩桐(Sinningia speciosa)是苦苣苔科(Gesneri-
aceae)的一种日中性植物，花大色艳，深受人们的喜
爱。其开花无需春化作用，从播种到开花仅需 3~4个
月，易于再生和转化。本研究克隆了大岩桐的 SOC1
同源基因，并通过农杆菌介导法分别将 SsSOC1a和
SsSOC1b 转化烟草和大岩桐，初步研究了大岩桐
SOC1基因的功能。
1结果与分析
1.1 SsSOC1基因的序列
根据 SOC1保守序列设计引物，以大岩桐幼叶
的 cDNA 为模板，PCR 扩增得到两个大小分别为
293 bp和 384 bp的中间片段(图 1)。Blastn分析显示，
这两段序列与 SOC1/TM3家族基因具有较高的同源
性，将其命名为 SOC1-Like Protein1 和 SOC1-Like
Protein2，简称为 SsSOC1a和 SsSOC1b。利用 RACE
技术，分别获得 SsSOC1a 3端 518 bp (图 2A)、5端
图 1 SsSOC1a基因中间片段(A)和 SsSOC1b基因中间片段(B)
的克隆
注: M: MarkerⅢ; 1:目的片段
Figure 1 The cloning of the middle fragment of SsSOC1a (A) and
SsSOC1b (B)
Note: M: MarkerⅢ; 1: The purpose fragment
1 069 bp (图 2B)的目的片段和 SsSOC1b 3端 502 bp
(图 2C)、5 端 867 bp (图 2D)的目的片段。将得到
的三段序列 (中间序列 , 3 端序列 , 5 端序列 )在
DNAMAN软件中进行拼接，根据拼接序列在 ORF
两端设计引物进行 PCR扩增，获得 SsSOC1a和 SsS-
OC1b的全长 ORF序列，长度分别为 639 bp (图 3A)
和 633 bp (图 3B)。
图 2 大岩桐 SsSOC1a 基因 3RACE (A), 5RACE (B)和 SsSO-
C1b基因 3RACE (C)和 5RACE (D)的克隆
注: M: MarkerⅢ; 1:目的片段
Figure 2 The cloning of the 3RACE (A), 5RACE (B) of SsSO-
C1a gene, and the cloning of the 3RACE (C), 5RACE (D) of Ss-
SOC1b gene
Note: M: MarkerⅢ; 1: The purpose fragment
通过序列拼接得到 SsSOC1a和 SsSOC1b的全长
序列。SsSOC1a的 mRNA全长为 1 259 bp，其开放阅
读框(ORF)编码 212 个氨基酸组成的蛋白质，含有
加尾信号 AATAA1-3序列和 poly(A)11序列(图 4)。
SsSOC1b的mRNA全长为 1 201 bp，其 ORF编码 210
个氨基酸组成的蛋白质，含有加尾信号 AATAA1-3序
大岩桐 SOC1同源基因的克隆及其功能研究
Cloning and Function Research of SOC1 Homologous Gene in Sinningia speciosa 179
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
图 3 SsSOC1a (A)和 SsSOC1b (B)全长 ORF的克隆
注: M: MarkerⅢ; 1:目的片段
Figure 3 The cloning of full length ORF of SsSOC1a (A) and SsS-
OC1b (B)
Note: M: MarkerⅢ; 1: The purpose fragment
图 4大岩桐 SsSOC1a基因 mRNA序列和推测的氨基酸序列
注: ATG为起始密码子; TAA为终止密码子;横线表示加尾信号和 poly(A)11
Figure 4 Sequence of Sinningia speciosas SsSOC1a and its deduced amino acid sequence
Note: ATG is start codon; TAA is stop codon; The underline indicated signals of adding a tail and poly(A)11 tail respectively
列和 poly(A)43序列。进一步分析发现，SsSOC1a 和
SsSOC1b均在 1~61个氨基酸处有一个 MADS盒结
构域，在第 87~177个氨基酸处有一个 K盒结构域。
Blastp 分析发现，SsSOC1a 基因序列与可可 (Theo-
broma cacao)的 TcSOC1 和顶花板凳果(Pachysandra
terminalis)的 PtSOC1 有 67%的相似性；SsSOC1b 基
因序列与葡萄(Vitis vinifera)的 VvAGL19、白桦(Be-
tula platyphylla)的MADS蛋白有 67%的相似性。Ss-
SOC1a、SsSOC1b 与其他的 SOC1/TM3 家族基因比
较，MADS-box 同源性在 83%~100%之间，K-box 同
源性在 51%~65%之间。Nakamura等(2005)发现 SO-
C1/TM3亚家族基因在 C端具有一个保守性很高的
基序，在 SsSOC1a和 SsSOC1b基因的 C端均具有这
个 SOC1特有的基序。据此，将 SsSOC1a和 SsSOC1b
划入 SOC1/TM3亚家族中，GenBank 登录号分别为
ABX90014和 ABX90015。
由于 SOC1/TM3 亚家族基因在进化关系上与
AGL6类基因的进化关系较近(Theissen et al., 2000)，
因此，我们在对来自被子植物不同类群的 22 个
SOC1/TM3基因做系统发育分析时，用了 7个 AGL6
基因作为外类群，22个 SOC1/TM3和 7个 AGL6家
族基因全长氨基酸被用来进行多序列比对，结果用
MEGA3.1软件构建了系统发育树(图 5)。从分子系
180
图 5 SsSOC1a, SsSOC1b与选择的 SOC1/TM3亚家族蛋白之间的进化树分析
注: 系统发育树分析及多序列比对所涉及到的有关基因序列如下: 拟南芥的 SOC1 (AY007726), AGL14 (NP_192925), AGL19
(NP_194026), AGL42 (NP_568952), AGL6 (NM_130127);烟草的 TOBMADS1 (CAA53782);甘薯的 IbAGL20 (DQ020264);车前的
PmSOC1 (AM111312);大豆的 GmSOC1 (DQ355801);山杨的 PTM5 (AAP46287);白芥的 SaMADS A (AAB41526);碎米芥的 CfAG-
L20 (AY257542);桉树的 EgMADS3 (AY263807), EgMADS4 (AY263808), ETL (AF086642);甜橙的 CsSL2 (ABS84660);大岩桐的
SsSOC1a (ABX90014), SsSOC1b (ABX90015); 非洲菊的 GhSOC1 (FR716023); 矮牵牛的 FBP22 (AAK21253); 苹果的 MdSOC1
(DQ887181);小麦的 TaAGL20 (DQ512338), TaAGL6 (DQ512329);水稻的 OsAGL20 (AY332476), OsAGL6 (AY332477);风信子
的 HoAGL6 (AY591333);番红花的 CsAGL6a (EF041505), CsAGL6b (EF041506);无油樟的 AtAGL6 (AY936234)
Figure 5 Phylogenetic analysis of several plant SOC1/TM3 proteins and SsSOC1a, SsSOC1b
Note: The gene members of SOC1/TM3 and AGL6 group listed in the trees as follows: SOC1 (AY007726), AGL14 (NP_192925),
AGL19 (NP_194026), AGL42 (NP_568952) and AGL6 (NM_130127) from Arabidopsis thaliana; TOBMADS1 (CAA53782) from Nic-
otiana tabacum; IbAGL20 (DQ020264) from Ipomoea batatas; PmSOC1 (AM111312) from Plantago major; GmSOC1 (DQ355801)
from Glycine max; PTM5 (AAP46287) from Populus tremuloides; SaMADS A (AAB41526) from Sinapis alba; CfAGL20 (AY257542)
from Cardamine flexuosa; EgMADS3 (AY263807), EgMADS4 (AY263808) and ETL (AF086642) from Eucalyptus grandis; CsSL2 (A-
BS84660) from Citrus sinensis; SsSOC1a (ABX90014), SsSOC1b (ABX90015) from Sinningia speciosa; GhSOC1 (FR716023) from
Gerbera hybrida; FBP22 (AAK21253) from Petunia x hybrida; MdSOC1 (DQ887181) from Malus x domestica; TaAGL20 (DQ512338)
and TaAGL6 (DQ512329) from Triticum aestivum; OsAGL20 (AY332476), OsAGL6 (AY332477) from Oryza sativa; HoAGL6 (AY-
591333) from Hyacinthus orientalis; CsAGL6a (EF041505), CsAGL6b (EF041506) from Crocus sativus; AtAGL6 (AY936234) from
Amborella trichopoda
大岩桐 SOC1同源基因的克隆及其功能研究
Cloning and Function Research of SOC1 Homologous Gene in Sinningia speciosa 181
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
统进化树上可以看出，SsSOC1a与非洲菊的 GhSOC1
和矮牵牛的 FBP22 亲缘关系较近，SsSOC1b 与 Ss-
SOC1a和非洲菊的 GhSOC1亲缘关系较近。大岩桐
SsSOC1a和 SsSOC1b归属于 SOC1/TM3亚家族中双
子叶植物的分类群，SsSOC1a和 SsSOC1b与水稻、小
麦等单子叶植物类似功能基因的亲缘关系较远。
1.2 SsSOC1基因的器官特异性表达分析
如图 6 所示，SsSOC1a 在根、茎、叶和花中均有
表达，且在根中表达水平较低，在早期花芽中表达较
高，与拟南芥等植物的 SOC1基因表达模式相近似。
SsSOC1b在根、茎、叶和开放的花中均有表达，而在
早期花芽和晚期花芽中无表达。推测 SsSOC1a可能
调控营养生长向生殖生长的转变。
1.3转 SsSOC1b烟草的表型分析
利用农杆菌介导法将 SsSOC1b基因转化烟草，
图 6大岩桐 SsSOC1基因在各器官表达的 RT-PCR分析
注: R: 根; S: 茎; L: 叶; BF: 开放的花; EF: 早期花芽(直径
5 mm); LF:晚期花芽(直径 30 mm)
Figure 6 Organ-specific expression analysis of SsSOC1 gene by
RT-PCR in Sinningia speciosa
Note: R: Roots; S: Stems; L: Leaves; BF: Blooming flowers;
EF: Early floral buds (5 mm dimeter); LF: Later floral buds (30 mm
dimeter)
在转基因烟草苗移栽 30 d后，对 11株转基因烟草的
叶片进行了 SsSOC1b表达的 RT-PCR检测分析。结
果显示，在 8株转基因烟草抗性苗中检测到了 Ss-
SOC1b 的表达，野生型烟草植株中未检测到 Ss-
SOC1b的表达(图 7)，说明 SsSOC1b基因已整合进烟
草基因组，并成功的表达。
图 7转 SsSOC1b烟草的 RT-PCR检测
注: 1~8:转基因植株; WT:野生型植株
Figure 7 RT-PCR analysis of SsSOC1b transformed tobacoo
Note: 1~8: Transformed tobacoo; WT: Wild type
转基因烟草移栽 90 d后开始观察并记录其表型
变化，发现 8株转基因烟草表现出两类差异显著的
表型(表 1)。第一类表型的转基因植株与野生型相比，
株高显著增加，花芽分化更早，分化的花芽更多，开
花时间提前(图 8A)；而第二类表型的转基因烟草株
高与野生型无明显差异，但在整个生命周期中都没
有花芽分化(图 8B)。以上结果表明，SsSOC1b基因不
仅影响烟草的花芽分化和发育，还影响株高的发育。
1.4转 SsSOC1a、SsSOC1b大岩桐的表型分析
将 SsSOC1a和 SsSOC1b的编码区与 CaMV35S
启动子连接后转化大岩桐，用 CaMV35S启动子引
物对得到的 20株转 SsSOC1a抗性苗和 23 株转 Ss-
SOC1b 抗性苗进行了 PCR 检测。结果表明 5 株转
SsSOC1a 抗性苗和 8 株转 SsSOC1b 抗性苗 PCR 呈
表 1转 SsSOC1b基因烟草的表型变化
Table 1 Phenotype variations of SsSOC1b transformed tobacoo
植株
Plants
野生型
Wild-type
Ⅰ类转基因
TypeⅠ of transgenic plants
Ⅱ类转基因
TypeⅡ of transgenic plants
105 d平均开放花数
Average number of
blooming flowers
1.6
5.7
0
105 d平均株高(cm)
Average height of
plants (cm)
50.9
70.2
52.5
105 d平均花芽数
Average number of
floral buds
4.1
15.2
0
花芽分化率(%)
Frequency of floral
bud formation (%)
90 d
0
50.0
0
95 d
0
66.7
0
100 d
27.3
83.3
0
105 d
45.4
100
0
182
图 8 SsSOC1b转化烟草植株的表型变化
注: A:移栽 95 d 的Ⅰ类转基因植株和野生型植株; B: 移栽
125 d的野生型植株(已结果实)和Ⅱ类转基因植株(无花芽)
Figure 8 Phenotype variation of SsSOC1b transformed tobacoo
Note: A: Type Ⅰ of transformed tobacoo and wild-type tobacoo
transplanted for 95 days; B: Wild-type tobacoo (which has fruits)
and typeⅡ of transformed tobacoo (which no floral bud) transp-
lanted for 125 days
阳性，阳性率分别约为 25%和 34.8%，初步证明外源
基因已整合到大岩桐的基因组中。图 9列出了部分
转基因植株的 PCR检测结果。
转基因大岩桐移栽 40 d后开始有花芽的分化。
由表 2可见，转 SsSOC1a的大岩桐移栽 48 d和 58 d
的花芽分化率分别为 61.3%和 84.6%，而此时转 SsS-
OC1b的大岩桐和野生型的花芽分化率为 0。转 Ss-
SOC1a大岩桐的花芽开放时间也明显早于野生型，
比野生型提前 10~12 d开花，而转 SsSOC1b大岩桐
图 9转 SsSOC1a (A)和 SsSOC1b (B)基因大岩桐的 PCR检测
注: M: MakerⅢ; 1~6:转化植株; WT:野生型植株
Figure 9 PCR analysis of SsSOC1a (A) and SsSOC1b (B) transfor-
med Sinningia speciosa
Note: M: Maker Ⅲ ; 1~6: Transformed Sinningia speciosa; WT;
Wild-type Sinningia speciosa
花时与野生型无明显差别(图 10)。结果表明，在大岩
桐中过量表达 SsSOC1a能使大岩桐显著提早开花，
过量表达 SsSOC1b对大岩桐开花时间无明显影响。
2讨论
本研究从大岩桐中克隆到 AGL20/SOC1的两个
同源基因 SsSOC1a和 SsSOC1b，生物信息学分析表
明，这两个基因与 SOC1/TM3亚家族基因具有较高
的同源性，具有典型的 MADS-box结构域和 K-box
结构域，在 C端存在 SOC1所特有的高度保守的基
序。以上结果表明，SsSOC1a和 SsSOC1b属于MADS-
box家族的 SOC1/TM3亚家族。
拟南芥的 SOC1主要在茎尖中表达，表达量随
着营养生长而增加，在花转变时表达量大量增加，与
下游花分生组织属性基因共同作用完成成花转变
(Lee et al., 2000)。Becker和 Theissen (2003)研究发现
该类基因主要在营养器官中表达，不仅参与营养器
官的发育，而且对营养生长向生殖生长的转变也起
重要的作用。Lee和 Lee (2010)研究发现，SOC1/TM3
家族基因在双子叶植物的各组织中广泛表达，认为
其调控功能可能是多样的。在单子叶植物中，OsSOC1
是水稻中两个 SOC1/TM3同源基因之一，该基因在
水稻的营养组织中表达，表现出与拟南芥 SOC1相
似的表达模式，其表达促进了花发端的时间(Tadege
et al., 2003; Lee et al., 2004)。ZmMADS1是玉米中的
一个 SOC1/TM3同源基因，该基因在花发育过程中
与 ZmMADS3 (SQUAMOUSA亚家族成员之一)共表
达于所有小穗器官原基中(Heuer et al., 2001)。延龄
图 10转化 SsSOC1a, SsSOC1b大岩桐植株的表型变化
注: A:移栽 99 d的野生型植株和转 SsSOC1a的大岩桐植株;
B:移栽 99 d的野生型和转 SsSOC1b的大岩桐植株
Figure 10 Phenotype variations of SsSOC1a and SsSOC1b trans-
formed Sinningia speciosa
Note: A: Wild-type Sinningia speciosa and SsSOC1a transformed
Sinningia speciosa transplanted for 99 days; B: Wild-type Sinni-
ngia speciosa and SsSOC1b transformed Sinningia speciosa trans-
planted for 99 days
大岩桐 SOC1同源基因的克隆及其功能研究
Cloning and Function Research of SOC1 Homologous Gene in Sinningia speciosa 183
分子植物育种
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草TrcMADS1 在营养组织和生殖器官中均有表达
(Nakamura et al., 2005)。由此可见，SOC1/TM3基因
在不同植物中的表达模式和保守的序列，暗示着
SOC1/TM3家族基因具有保守的功能，但在不同的
植物中经历了渐进性的功能分化。本研究克隆的
SsSOC1a在根、茎、叶、花芽和开放的花中均有表达，
SsSOC1b在根、茎、叶和开放的花中表达，在未开放
的花芽中无表达，推测这两个基因在营养器官和生
殖器官的发育中可能起不同的调控作用。
SOC1是开花途径整合子之一，作为 MADS-box
基因家族中的成员，其主要功能是整合多种开花诱
导途径中的信号，促进植物开花(Moon et al., 2003)。
异位表达 SOC1基因，既可诱导拟南芥在长日照条
件下提早开花，也可诱导拟南芥在短日照条件下提
早开花，而 soc1突变体表现出明显的晚花表型(Lee
and Lee, 2010)。矮牵牛中过量表达 UNS (SOC1的直
系同源基因)，也能够引起早花(Ferrario et al., 2004)。
转化 SsSOC1b的烟草及转化 SsSOC1a的大岩桐均得
到了花芽分化明显受到促进、花芽开放显著提早的
表型，这些结果进一步证实了 SOC1基因促进植物
开花的基本功能。在转化 SsSOC1b烟草的第二类表
型中，转化植株在整个生命周期中没有花芽的分化。
过量表达 UNS的矮牵牛表现出绿色花萼化的花瓣，
且这种绿色花萼化的花瓣一直保持到花完全成熟。
另外，过量表达 UNS的矮牵牛在花瓣、子房和心皮
上出现大量毛状体，毛状体通常只生长在叶和茎等
营养器官上(Ferrario et al., 2004)。Ferrario等(2004)认
为转化 UNS矮牵牛的花瓣、心皮丧失了花的属性，
这种花属性的丧失可能是由于 UNS基因对花发育
必需的因子起了显性负干涉作用(Dominant-negative
interference)。本研究认为转化 SsSOC1b的烟草没有
花芽分化，也有可能是由于 SsSOC1b对花序属性基
因(TFL)和花属性基因 (LEY, AP1 等 )起了显性负
干涉作用。
3材料与方法
3.1材料及其 RNA的提取和逆转录
大岩桐(Sinningia speciosa)购自杭州虹越种子公
司，品种为重瓣锦花系列。幼苗继代培养于添加
0.2 mg/L 6-BA的 MS培养基上，以其试管苗幼叶为
材料，利用异硫氰酸胍法提取幼叶的总 RNA，使用反
转录试剂盒(RevertAidTM First Strand cDNA Synthesis
Kit)将总 RNA反转录为 cDNA第一链。
3.2大岩桐 SsSOC1基因的克隆
比对拟南芥、桉树、苹果、水稻、小麦等植物
SOC1同源基因的 mRNA序列，根据保守序列设计
引物(上海生工公司合成, SsSOC1a-P1: 5-GTTCTTT-
GCGATGCTGAAGTTGC-3;SsSOC1b-P1: 5-CAAG-
CCGACAAGTGACCTTCTCCAA-3;SsSOC1-RP: 5-
TGCTCCGTGTATAATTGAGCCT-3)， 以 叶 片 的
cDNA为模板进行 PCR扩增(引物分别为 SsSOC1a-
P1/SsSOC1-RP,SsSOC1b-P1/SsSOC1-RP)，PCR 反应
程序为：94℃预变性 5 min；94℃变性 45 s，55℃退
火 45 s，72℃延伸 90 s，扩增 35 个循环；72℃延伸
10 min。PCR得到两个中间片段，1%琼脂糖凝胶电泳
检测 PCR产物后，利用 DNA胶回收试剂盒回收目
的片段，连接到 pMD18-T载体，转化大肠杆菌
XL1-Blue感受态细胞，蓝白斑筛选阳性克隆，菌落
PCR鉴定后送上海生工公司测序。
根据已获得的中间序列(SsSOC1a, SsSOC1b)，设
计 5 端巢式引物，与试剂盒 (TaKaRa Code: D315,
3-Full RACE Kit)所带引物形成嵌套，以大岩桐双链
cDNA为模板进行 3RACE，PCR 扩增产物经回收、
表 2转 SsSOC1a, SsSOC1b基因大岩桐的表型变化
Table 2 Phenotype variations of SsSOC1a, SsSOC1b transformed Sinningia speciosa
植株
Plants
野生型
Wild-type
转 SsSOC1a植株
SsSOC1a transformed plants
转 SsSOC1b植株
SsSOC1b transformed plants
105 d平均花芽数
Average number of floral buds
5.5
5.8
3.9
平均开放花数
Average number of
blooming flowers
90 d
0
0.8
0
95 d
0
0.8
0
100 d
0.2
1.2
0
105 d
0.5
1.7
0.3
花芽分化率(%)
Frequency of floral
bud formation (%)
48 d
0
61.3
0
58 d
0
84.6
0
68 d
47.3
92.3
54.5
78 d
67.8
100
68.1
184
大岩桐 SOC1同源基因的克隆及其功能研究
Cloning and Function Research of SOC1 Homologous Gene in Sinningia speciosa
连接、转化、鉴定后送上海生工公司测序。5端巢式
引物为：SsSOC1a-P2 (Outer)：5-TTCTCAAGCTCTG-
ACATGCAA-3；SsSOC1a-P3 (Inner)：5-CAGCTGA-
AGCATGAAGCAGT-3；SsSOC1b-P2 (Outer)：5-CA-
AGCCGACAAGTGACCTTCTCCAA-3；SsSOC1b-P3
(Inner)：5-GTTCTTTGCGATGCTGAAGTTGC-3。试
剂盒所带引物为：3RACE (Outer)：5-TACCCGTC-
GTTCCACTAGTGATTT-3；3RACE (Inner)：5-CG-
CGGATCCTCCACTAGTGATTTCACTATAGG-3。
根据中间序列(SsSOC1a, SsSOC1b)，设计 3端巢
式引物，与试剂盒(TaKaRa Code: D315，5-Full RA-
CE Kit)所带引物形成嵌套，以大岩桐双链 cDNA为
模板进行 5RACE，PCR产物经回收、连接、转化、鉴
定后送上海生工公司测序。3端巢式引物为：SsSOC-
1a-P4 (Outer)：5-AGCTGCTGCATATGCTGTTC-3；
SsSOC1a-P5 (Inner)：5-CCATTGAACTTGTCCCAA-
GA-3；SsSOC1b-P4 (Outer)：5-CCCTTTTGGAAAA-
ATGGACA-3；SsSOC1b-P5 (Inner)：5-CGCTGGCA-
ACATCTCACAC-3。试剂盒所带引物为：5RACE
(Outer)：5-CATGGCTACATGCTGACAGCCTA-3；
5RACE (Inner)：5-CGCGGATCCACAGCCTACTG-
ATGATCAGTCGATG-3。
将以上所得的 3段序列(中间序列, 3端序列和
5端序列)用 DNAMAN软件进行拼接，根据拼接结
果设计基因的全长特异性引物(SsSOC1a-P6: 5-CC-
CGGATCCATGGTGAGAGGGAAGGTTCA-3;SsS-
OC1a-P7: 5-CGAGCTCTTAAGGCCCATTTCGTGT-
AA-3;SsSOC1b-P6: 5-CCCGGATCCATGGTAAG-
GGGTAAAACTCAGATGA-3;SsSOC1b-P7: 5-CG-
AGCTCTTATAATCCATTGTAGGATGGGGTA-3)，
进行 PCR扩增，PCR扩增产物经回收、连接、转化鉴
定后测序。
3.3用于序列分析的生物信息学软件
使用 NCBI进行 SsSOC1 基因的核苷酸序列比
对和氨基酸序列比对分析，使用 ExPASy服务器进
行蛋白结构域分析，使用 MEGA3.1软件进行进化
树分析。
3.4 SsSOC1器官特异性表达分析
分别提取大岩桐的根、茎、叶和花(直径分别为
5 mm, 30 mm)的总 RNA，反转录后得到不同组织的
cDNA，以肌动蛋白(Actin)作为内标对所有 cDNA模
板进行半定量，对不同反转录产物进行 RT-PCR特
异性扩增，确定 SsSOC1 在不同组织中的表达量。
PCR反应程序为：94℃预变性 5 min；94℃变性 45 s，
60℃退火 45 s，72℃延伸 60 s，扩增 35个循环；72℃
延伸 10 min。RT-PCR 引物为 SA-RT1：5-TCAAG-
CTCTGACATGCAAAAGA-3，SA-RT2：5-GTAAT-
TGGTGGCCCAATAAACAv3；SB-RT1：5-TCTTCT-
CACCCACTGGAAAACT-3，SB-RT2：5-CAACTG-
CGCTGGCAACATC-3。Actin的引物为 ActinF：5-
GGAGAAGATCTGGCATCACA-3，ActinR：5-CCT-
CCAATAAAGACACTGTA-3。
3.5 SsSOC1的载体构建及烟草、大岩桐转化
分别将带有大岩桐 SsSOC1a和 SsSOC1b基因全
长 ORF 序列的测序载体 pMD18-T用 BamHⅠ和
SacⅠ双酶切，得到 SsSOC1a和 SsSOC1b片段，与表
达载体 pBI121经过 BamHⅠ和 SacⅠ双酶切后的载
体片段连接，获得 pBI121-SsSOC1a 和 pBI121-Ss-
SOC1b表达载体。
采用冻融法将 pBI121-SsSOC1a 和 pBI121-Ss-
SOC1b表达载体导入根癌农杆菌 GV3101中，利用叶
盘法分别将 pBI121-SsSOC1a和 pBI121-SsSOC1b转
化烟草(品种为“黄苗鱼”)和大岩桐，在 MS+1.0 mg/L
BA+80 mg/L Km+300 mg/L Cef 的筛选培养基上筛
选烟草幼苗，在 MS+2.0 mg/L BA+0.2 mg/L NAA+
50 mg/L Km+200 mg/L Cef的筛选培养基上筛选大
岩桐幼苗。对转基因植株进行 PCR检测分析，将检
测为阳性的抗性苗移栽至花盆中，栽培基质为泥炭:
珍珠岩:蛭石=3:1:1，置于人工气候室进行培养，培养
条件为白天 24℃，12 h，晚上 18℃，12 h。
转基因烟草植株移栽 30 d 后，对 11 株转 Ss-
SOC1b基因烟草的叶片进行了 RT-PCR分析(转 Ss-
SOC1a基因烟草还在继续培养中)，分别于转基因烟
草苗移栽 90 d、95 d、100 d和 105 d后，统计花芽分
化率，移栽 105 d后，统计开放花数、株高和花芽数。
对得到的 5 株转 SsSOC1a 大岩桐抗性苗和 8 株转
SsSOC1b大岩桐抗性苗，分别于移栽 48 d、58 d、68 d
和 78 d后，统计花芽分化率；于移栽 90 d、95 d、100 d
和 105 d后统计开放花数及花芽数。
作者贡献
韩雪和姜仕豪是本研究的实验设计和实验研究
的执行人；钟丹和胡立霞完成数据分析，论文初稿的
写作；庞基良是项目的构思者及负责人，指导实验设
计，数据分析，论文写作与修改。全体作者都阅读并
同意最终的文本。
185
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
致谢
本研究由国家自然科学基金项目(31071818)和浙
江省重点科技创新团队项目(2010R50039)共同资助。
参考文献
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