全 文 ：基因组学与应用生物学，2009年，第 28卷，第 2期，第 251-254页
Genomics and Applied Biology, 2009, Vol.28, No.2, 251-254
研究报告
Research Report
白沙蒿肌动蛋白基因核心片段的克隆和序列分析
张一弓 张丽静 刘永红 傅华 *
农业部草地农业生态系统学重点开放实验室,兰州大学草地农业科技学院,兰州, 730020
*通讯作者, Fuhua@lzu.edu.cn
摘 要 本研究以荒漠植物白沙蒿总 RNA为模板，运用 RT-PCR方法扩增出肌动蛋白基因核心序列。将
获得的片段克隆到 T载体后进行测序，序列分析表明：白沙蒿肌动蛋白基因核心片段长 599 bp，编码 198
个氨基酸。将该序列在 GenBank中注册，并与多种植物肌动蛋白序列进行同源性比较，发现该片段的核酸
序列同源性在 75%以上，氨基酸序列同源性在 85%以上，具有高度保守性。
关键词 白沙蒿,肌动蛋白基因,基因核心片段,序列分析
Cloning and Sequence Analysis of Actin Gene Fragment from Artemisia
sphaerocephala krasch
Zhang Yigong Zhang Lijing Liu Yonghong Fu Hua *
Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystem, Ministry of Agriculture, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University,
Lanzhou, 730020
* Corresponding author, Fuhua@lzu.edu.cn
DOI：10.3969/gab.028.000251
Abstract In this study, total RNA was extracted from Artemisia sphaerocephala krasch. The Actin gene fragment
was obtained by RT-PCR and was sequenced after cloning into pUCm-T vector. The result revealed that it con-
tains 599 bp, encoding a protein of 198 amino acid. Similarity comparison with other actin gene sequence in the
GenBank shows it shares over 75% nucleotide sequence similarity and over 85% amino acid sequence similarity
with other actin, which suggests that the Artemisia sphaerocephala krasch Actin gene is highly conservative.
Keywords Artemisia sphaerocephala krasch, Actin gene, Gene fragment, Sequence analysis
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基金项目：本研究由国家重点研究发展计划 973 (2007CB108903)和国家自然科学基金(30800801)资助
肌动蛋白(actin)是真核细胞中普遍存在的一种
蛋白质，它构成细胞骨架中的微丝系统，并涉及细胞
分裂、细胞运动、细胞空间形状维持、物质运输等重
要生命活动(陈颖等, 2003)。肌动蛋白基因是所有细
胞中均要表达的一类基因，它的表达水平受环境影
响较小，并且在个体各个生长阶段均持续表达，它被
看作真核细胞生理过程中的看家基因，在基因表达
调控研究时具有重要的作用，被广泛作为分子内标
(Thellin et al., 2003)，具有重要的参考价值。
白沙蒿是生长在我国西北、华北、东北荒漠半荒漠
地区的一种特有的菊科半灌木，它具有耐旱、抗风蚀、
阻沙和固沙的特点(喻文虎, 2005;张继等, 2002)。沙蒿
籽的营养价值较高，据测定其粗脂肪含量 21%~24%，
蛋白 20%~24%，淀粉 10.3%，可溶性糖 4.5%，灰分
5%~7%，纤维 15.4% (中国科学院西北植物研究所,主
编, 1977,陕西人民出版社, pp.199-200)。尤其是维生
素 E含量高达 2.8×103 mg/kg (白寿宁等, 2000)，脂肪
酸含量比一般优质食用油高的多，亚油酸含量则高达
81.36% (马文平等, 2006)。同时含有人体所必须的 17
种氨基酸，总量达 18.7% (路苹等, 1990)。
白沙蒿还具有一定的医疗保健作用，属理气类药
物，其种子入药，具有消炎散肿，宽胸利气，杀虫之功
效，主治腮腺炎，扁桃体炎，肠梗阻，肿胀，肿，疖疮(颜
世芬等, 1994)。沙蒿胶和沙蒿籽油都是宝贵的可利用
的野生食物资料，在食品、医疗、日化行业中有着十分
重要的应用价值。但就目前为止，在 GenBank中还未
基因组学与应用生物学
Genomics and Applied Biology
尚发现关于该植物的任何基因序列。因此，克隆这种特
有植物的看家基因 Actin，将为白沙蒿优质基因资源的
筛选和利用以及其特殊生理性状的研究奠定基础。
1材料与方法
1.1试验材料
白沙蒿(Artemisia sphaerocephala krasch)种子采
自内蒙古阿拉善左旗。大肠杆菌 DH5α感受态细胞购
自天根生化科技(北京)有限公司。pUCm-T载体、T4连
接酶购自 BIO BASIC INC。UNIQ-10柱式 Trizol总
RNA抽提试剂盒购自上海生工生物工程技术服务有
限公司。PrimeScriptTM1st Strand cDNA Synthesis Kit、
Taq酶均购自 TaKaRa。DNA快速纯化 /回收试剂盒
购自北京鼎国生物技术有限公司。引物合成和序列测
定由上海生工生物工程技术服务有限公司完成。
1.2总 RNA的提取
以 3周龄的白沙蒿幼苗为材料提取总 RNA，方
法按照 RNA提取说明书进行。结果用 1%琼脂糖胶
检测并测定 OD260/280。
1.3 cDNA核心片段克隆
按照反转录试剂盒(PrimeScriptTM 1st Strand cD-
NA Synthesis Kit) 的说明书进行 RNA的反转录，生
成 cDNA第一连。根据 GenBank中已知肌动蛋白基
因序列，同时参考伍国强等 (2008) 的方法，运用
DNAman软件设计引物 A1：5-GTGGTCGTACAAC
(A/T)GGTATTGTG-3 和 A2：5-GA (A/C/T)CCTC-
CAATCCAGACACTG-3。以反转录 cDNA为模板，
用引物 A1，A2进行 RT-PCR反应，体系为：94℃预
变性 5 min，94℃变性 30 s，56℃退火 45s，72℃延伸
50 s，30个循环，最后 72℃延伸 10 min。
1.4目的片段回收、克隆和测序
将目的片段按照回收试剂盒说明书进行切胶回
收，然后连接到 pUCm-T 载体上，转化大肠杆菌
DH5α感受态细胞，进行蓝白斑筛选，选取带有目的
片段的重组质粒，进行 PCR检测，确认后送去测序。
序列得到后运用 NCBI和分子生物学软件 DNAman
进行比对和分析。
2结果与分析
2.1 RNA质量
从图 1看出，28S和 18S rRNA是完全分开的两
条带，28S宽度约为 18S的 2倍。测定 OD260/OD280为
1.93，表明 RNA质量较好。
2.2 Actin基因的 RT-PCR
以 2 μL反转录 cDNA为模板，用引物 A1，A2
进行扩增。结果用 1%琼脂糖胶进行检测，发现在约
600 bp处有一条带(图 2)，且条带单一明亮，推断为
目的条带。
图 1总 RNA结果
Figure 1 Total RNA
图 2 RT-PCR结果
注: M: DNA marker; 1: RT-PCR产物
Figure 2 RT-PCR products
Note: M: DNA marker; 1: RT-PCR products
图 3菌体 PCR结果
注: M: DNA marker; 1:菌体 PCR产物
Figure 3 E. coli PCR products
Note: M: DNA marker; 1: E. coli PCR products
2.3重组载体的鉴定
将目的片段切胶回收，连接到 pUCm-T载体上，
转化大肠杆菌 DH5α感受态细胞，进行蓝白斑筛选。
挑取阳性菌株繁殖过夜，进行菌体 PCR 鉴定，结果
也扩增出约 600 bp片段(图 3)，与 RT-PCR一致，并
送去测序。
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2.4序列测定及分析
测序结果显示，扩增出的基因片段长度为 599 bp，
编码 198个氨基酸(图 4)。用该片段在 GenBank中进
行同源搜索，选取白杨、拟南芥、水稻、大麦的肌动蛋
白氨基酸序列进行比对，发现它们同源性在 96.5%~
99%之间(图 5)，因此可确定该片段为白沙蒿肌动蛋
白基因片段。将该基因片段在 GenBank中注册，登录
号为 FJ587512。
运用 DNAman 软件随机选取 9 种植物的肌动
蛋白，与白沙蒿肌动蛋白进行氨基酸多重性比较并
制作进化树(图 6)。结果显示，白沙蒿与白杨(Popu－
lus)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)的同源性最高达到
图 4白沙蒿肌动蛋白基因片段的核苷酸序列及推测的氨基酸序列
Figure 4 The nucleic acid sequence and deduced amino acid sequence of Actin gene fragment from Artemisia sphaerocephala krasch
图 5白沙蒿肌动蛋白氨基酸序列片段与其它植物该基因氨基酸序列多重比较
Figure 5 Amino acid sequence alignment of Artemisia sphaerocephala krasch with other plants Actin
白沙蒿肌动蛋白基因核心片段的克隆和序列分析
Cloning and Sequence Analysis of Actin Gene Fragment from Artemisia sphaerocephala krasch
99%和 98%，与单子叶植物玉米(Zea mays L.)、高粱
(Sorghum vulgare L.)同源性较低为 86%和 90.9%，其
它几种分别为：水稻 (Oryza sativa L.) 96.5%，大麦
(Hordeum L.) 96.5%，马铃薯 (Solanum tuberosum L.)
93.4%，大豆(Glycine max L. Merr.) 92%，甘蓝(Brassica
oleraceaL.) 91.4%。这证明了植物体内肌动蛋白的高度
保守性和其在进化过程中蛋白结构上的抗选择压力。
3讨论
目前在 GenBank 中已注册的肌动蛋白已超过
30 000个。这些肌动蛋白无论是核酸序列还是编码
的氨基酸序列都有着高度的同源性，这说明了该蛋
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基因组学与应用生物学
Genomics and Applied Biology
白在物种进化过程中起源于同一个祖先(Hightower
and Meagher, 1986)。肌动蛋白参与植物体的重要生
理过程，包括细胞结构变化、染色体结构调整、基因
转录控制、mRNA加工和运输等，因此其具有重要的
研究价值 (朱筱娟等 , 2004, 科学通报 , 49 (11):
1031-1035)。本次试验所克隆出的白沙蒿肌动蛋白基
因片段与其它植物的核苷酸序列同源性均在 75%以
上，氨基酸序列同源性均在 85%以上，由此验证了肌动
蛋白作为看家基因的高度保守性。
与此同时，白沙蒿是中国特有的荒漠植物，具有
高的维生素 E和不饱和脂肪酸含量，蕴含着丰富的
基因资源，这一优点已逐步得到关注，具有广阔的开
发和利用前景。而荒漠植物白沙蒿耐寒，耐旱，耐贫
瘠的特点也为我们探索植物抗逆机理提供了材料。
因此，克隆和分析白沙蒿肌动蛋白基因，不仅为深入
研究这些基因的表达和调控提供内标参考，而且为
将来优质基因筛选提供理论依据，并为将来种质资
源的开发和应用奠定基础。
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图 6白沙蒿与其他植物肌动蛋白基因的氨基酸序列同源性
分析
Figure 6 Amino acid sequence homology analysis of Artemisia
sphaerocephala krasch with other plants Actin
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