全 文 ：浙 江 农 林 大 学 学 报， 2014， 31（6）： 838 - 846
Journal of Zhejiang A＆ F University
doi:10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.003
东南景天捕光叶绿素 a/b结合蛋白基因
SaLhcb2的分离及功能
李 真1,2,3， 刘明英2,3， 韩小娇2,3， 乔桂荣2,3， 蒋 晶2,3， 邢世岩1， 卓仁英2,3
（1． 山东农业大学 林学院， 山东 泰安 271000； 2. 中国林业科学研究院 亚热带林业研究所， 浙江 富阳
311400; 3. 中国林业科学研究院 林木遗传育种国家重点实验室， 北京 100091）
摘要： LHCB 基因对植物适应各种环境胁迫的过程中起着重要作用。 序列分析显示： 东南景天 Sedum alfredii 的
SaLhcb2 基因全长 929 bp， 其中开放阅读框（ORF）为 798 bp， 含有 1 个 74 bp 的内含子。 通过蛋白序列比对， SaL-
hcb2 基因编码的蛋白与多种植物的蛋白序列同源性都很高（92%以上）。 分析 400 μmol·L－1 镉离子（Cd2+）， 铜离子
（Cu2+）和铅离子（Pb2+）胁迫处理后的东南景天， 结果显示： 镉处理后 SaLhcb2 基因在茎、 叶中表达量快速上升（12.0
h 内）， 根中表达量到 48.0 h 后才上调。 铜处理后 0.5 h 根中表达显著上调， 胁迫 6.0 h 后茎中表达量显著上调， 随
后一直降低， 叶片中该基因表达量一直较低。 铅处理后， 根中表达量降低， 96.0 h 左右比对照略微上调， 而茎中
96.0 h 内表达量相比对照都上调， 叶片中 96.0 h 内都降低。 研究结果表明： SaLhcb2 与东南景天的镉、 铜、 铅胁迫
抗性有密切的相关性。 图 6表 1参 30
关键词： 植物学； 镉、 铜、 铅； 叶绿素 a/b结合蛋白（LHCB）； 荧光定量 PCR； 东南景天
中图分类号： S722.3 文献标志码： A 文章编号： 2095-0756（2014）06-0838-09
Characterization of a light-harvesting chlorophyll a/b binding
protein （LHCB） gene， SaLhcb2， in Sedum alfredii
LI Zhen1,2,3， LIU Mingying2,3， HAN Xiaojiao2,3， QIAO Guirong2,3， JIANG Jing2,3，
XING Shiyan1， ZHUO Renying2,3
（1. School of Forestry, Shandong Agricultural University, Tai’an 271000, Shandong, China; 2. The Research Institute
of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry， Fuyang 311400， Zhejiang， China; 3. State Key Laboratory of
Tree Genetic and Breeding, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China）
Abstract: The light-harvesting chlorophyll a/b binding protein （LHCB） gene plays an important role in plants
adapting to various environments. Sedum alfredii is a new Zn/Cd hyper-accumulator and whether LHCB in this
interesting species was related to the heavy-metal tolerance interested us a lot. In the present study, we isolated
a cDNA using homologous cloning and designated it as SaLhcb2 which encoded a light-harvesting chlorophyll
a/b binding protein in Sedum alfredii. A prelimary sequence analysis was conducted and homologous compari-
son was also performed using MegAlign. In order to identify the gene expression profiles of SaLhcb2 response
to heavy-metal stress, seedlings of Sedum alfredii were treated by 400 μmol·L-1 Cd2+, Cu2+, and Pb2+ stresses
with those cultured in water as a control. Roots, stems and leaves were dissected and promptly frozen in liquid
nitrogen for RNA extraction and the followed real-time PCR. Sequence analysis showed that the coding se-
收稿日期： 2013-12-19； 修回日期： 2014-03-26
基金项目： 国家自然科学基金资助项目（31200465）
作者简介： 李真， 从事植物分子生物学研究。 E-mail: 15064169138@163.com。 通信作者： 卓仁英， 研究员， 博
士， 从事林木抗逆分子生物学研究。 E-mail: zhuory@gmail.com。 邢世岩， 教授， 从事林木遗传育种
研究。 E-mail: xingsy@sdau.edu.cn
第 31 卷第 6 期
quence of SaLhcb2 was 929 bp and the open reading frame was 798 bp. The deduced protein, SaLHCB2, con-
sisted of 266 amino acids and had a high homology （above 92%） with LHCB2 of other plants via homologous
comparison. For the Cd2+, Cu2+, and Pb2+ stress treatments, the level of SaLhcb2 was elevated dramatically in
stems and leaves within 12.0 h. However, with the Cd2+ treatment, the expression of SaLhcb2 in roots did not
display a tendency of up-regulation until 48.0 h. For the Cu2+ treatment, in roots, the expression of SaLhcb2
showed a prompt response of up-regulation at 0.5 h and then decreased weirdly. With the Pb2+ treatment, the
expression of SaLhcb2 in roots displayed a profile of down-regulation except the point of 96.0 h. Based on the
above findings, it could be concluded that the expression of SaLhcb2 in Sedum alfredi was influenced by
heavy-metal treatment and may function in the process of plants combating heavy-metal stress.［Ch, 6 fig. 1 tab.
30 ref.］
Key words: botany; cadmium, copper, and lead; light-harvesting chlorophyll a/b binding protein （LHCB）; real-
time PCR; Sedum alfredii
随着工业化的迅速发展， 土壤的重金属污染已经成为了全球关注的问题。 中国农田土壤镉污染面积
已经超过 2×105 hm2， 生产镉含量超标的农产品达 1.46×106 t·a－1［1］。 镉通过食物链进入人体， 引起了如
“痛痛病” 等慢性疾病。 世界各国的土壤都存在重金属污染问题［2］。 如何治理和修复污染土壤已经成为
国际热点问题。 20 世纪 80 年代之后植物修复（phytoremediation）逐步发展起来， 因其操作简便、 成本
低廉、 环境友好等优点而日益受到人们的关注［3－4］。 学术界公认的超富集植物需要满足 2 个条件： ①植
物地上部富集的重金属达到一定临界值， 不同的重金属其富集界限不同； ②地上部分富集的重金属含量
高于地下部分。 据报道， 已鉴定的重金属超积累植物有 500 多种［5］， 但镉超积累的植物较少见， 已发
现的仅有遏蓝菜属 Thlaspi的几种植物［6］。 何冰等［7］发现了一种新型的锌、 镉、 铅超积累植物——矿山型
东南景天 Sedium alfredii。 矿山型东南景天对土壤中的镉、 锌、 镍等重金属具有极强的超积累富集能力［8］，
更重要的是适量的重金属含量已成为其维持更好的生长状态所必需［9］。 因此， 查清东南景天体内涉及重
金属离子吸收、 转运、 隔离、 耐受等相关基因的分子机制， 对林木重金属高抗新品种的培育具有重要理
论指导意义。 捕光蛋白复合体（LHC）能把捕获到的光能量迅速传导到光化学反应中心， 光系统Ⅰ和光系
统Ⅱ都有各自的 LHC（LHC Ⅰ和 LHCⅡ）。 自 LHCⅡ被发现以来 ［10］， 人们对其结构和功能的研究取得了
较大的进展［11－12］。 LHC Ⅱ含有 Lhcb1-6 等 6 种蛋白质， 它们在类囊体膜中进行光能的吸收和传递， 此外
在维持类囊体膜的结构， 调节激发能量在 2个光系统之间的分配， 光保护以及对各种环境的适应等过程
中都起着重要的作用。 林江波等［13］克隆和分析了中国水仙 Narcissus tazetta var. chinensis 叶绿素 a/b 结合
蛋白， 推测其可能属于 Lhcb1 类蛋白； 高志民等［14］克隆了毛竹 Phyllostachys edulis 的 a/b 结合蛋白 cab-
PhE1， 证明该基因在叶绿体的类囊体中表达； 向太和等［15］分离出了水稻 Oryza sativa 捕光叶绿素 a/b 结
合蛋白， 分析显示该基因在叶片和茎中表达无差异， 但是光对其表达有明显促进作用； Simon 等 ［16］研
究证明： 叶绿素结合蛋白中的 LI181 家族和胁迫响应相关； 张敏等［17］研究了 2 种生态型东南景天 Lhcb2
基因在镉和锌胁迫时的表达变化， 并发现镉、 锌胁迫处理能够提高转基因烟草 Nicotiana tabacum 中该基
因的表达， 且转基因烟草能够积累更多的镉。 此外， 菊花 Chrysanthemum morifolium 等植物中的 Lhcb 蛋
白也已被克隆［18］。 但这些研究主要集中于 LHCB基因在不同光处理后的表达差异以及蛋白的结构和起源
进化， 对于 Lhcb 蛋白与植物重金属胁迫相关方面的研究还相对较少。 本研究初步探讨了该基因在镉、
铜、 铅胁迫后的表达差异， 结合前人研究推测东南景天 LHCB基因可能是通过调节光合作用为重金属胁
迫后的植物解毒机制提供能量， 从而缓解植物体中毒的现象。
1 材料与方法
1.1 实验材料与试剂
矿山型东南景天无性系采集于浙江省衢州市的一个铅/锌矿区， 取回后在人工气候箱中水培处理。
胁迫处理时在水中添加设定浓度的重金属离子， 然后分别提取根、 茎、 叶的核糖核酸（RNA）， 用于后续
研究。
李 真等： 东南景天捕光叶绿素 a/b 结合蛋白基因 SaLhcb2 的分离及其功能 839
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表 1 引物名称及对应序列
Table 1 Name and sequence of primers
引物名称 引物序列（5′→3′）
LHCB-F
M13R
GTGGATCTTTTGACCCACTT
CAG GAA ACA GCT ATG ACC
M13F
LHCB-R
TGT AAA ACG ACG GCC AGT
TTCTCAACAGGTCCTTTTCC
ORF-F
ORF-R
ATGGCCACATCTGCTATCCAATC
TTATTTGCCGGGGACAAAGTTT
LHCB-RT-F
LHCB-RT-R
GAGGCGCACTGTGAAAAGCA
TTTCAGGGAAGACGCAGCCT
UBC-F
UBC-R
TGGCGTCGAAAAGGATTCTGA
CCTTCGGTGGCTTGAATGGAT
T7
SP6
T7ter
TAATACGACTCACTATAGGG
ATTTAGGTGACACTATAG
TGCTAGTTATTGCTCAGCGG
LHCB-F-BamH I
LHCB-R-Xho I
CGCGGATCCTCATCCGCCTTTGCTGGC
CCGCTCGAGTTATTTGCCGGGGACAAAGTTT
RNA 提取使用总 RNA 提取试剂盒（加拿大， NORGEN, Thorold）， DNA 凝胶回收试剂盒购自AXY-
GEN公司（中国上海）， 2×Goldstar Taq Master Mix 购自北京康为世纪生物技术公司（中国北京）， 反转录
试剂盒（Prime ScriptTM RT reagent Kit）， 大肠埃希菌 Escherichia coli DH5α 感受态细胞和荧光定量试剂盒
SYBR Prime ScriptTM RT-PCR Kit 均购自 Takara 公司（中国大连）。
1.2 方法
1.2.1 东南景天 LHCB 基因 cDNA 序列克隆 以本实验室前期构建的 cDNA 文库为模板， 利用转录组测
序结果设计特异引物 LHCB-F 和 LHCB-R， ORF-F 和 ORF-R， 分别以 LHCB-F 和 M13-以及 LHCB-R 和
M13+从基因中间向两端扩增， 以 ORF-F 和 ORF-R 扩增 ORF 进行验证（表 1）。 20.0 μL 扩增体系为： 模
板 0.6 μL， 引物 1.0 μL， 2×Goldstar Taq Master Mix10 μL， 双蒸水（ddH2O） 7.4 μL。 聚合酶链式反应
（PCR）程序为： 94 ℃预变性 10 min； 94 ℃变性 30 s， 60 ℃ 30 s， 72 ℃延伸 1 min， 32 个循环； 最后 72
℃延伸 10 min。
1.2.2 东南景天 LHCB 基因组 DNA 序列克隆
采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）法 ［19］提取
东南景天叶片的基因组 DNA， 以其为模板， 引
物和扩增程序同 cDNA 序列克隆。 10 g·kg－1琼
脂糖凝胶电泳后回收目的片段， 分光光度计测
定其比例， 将该片段连接到 pGEM-T-easy 载体
上， 热激转化大肠埃希菌 DH5α 感受态细胞，
37 ℃过夜培养， 挑取单克隆至 800 μL LB 液体
培养基 （LB/ampicillim）， 37 ℃ ， 180 r·min －1，
过夜培养， 用通用引物 T7 和 SP6 进行菌液聚
合酶链式反应（PCR）检测， 阳性结果送测序。
测序和引物合成由生工生物工程（上海）股份有
限公司完成。
1.2.3 镉、 铜、 铅胁迫后东南景天 LHCB 基因
的表达分析 参考金晓芬 ［20］和桑健等 ［21］的研究
数据， 分别以400 μmol·L－1 的氯化镉（CdCl2），
硫酸铜（CuSO4）和硝酸铅［Pb（NO3）2］的水处理东南景天无性系植株0.5， 6.0， 12.0， 24.0， 48.0， 72.0 和
96.0 h， 以未处理的东南景天无性系为对照， 按照 NORGEN 的 RNA 提取试剂盒说明， 分别提取不同处
理时间东南景天根、 茎、 叶的 RNA， 设置 3 个生物学重复。 用NanoDrop 2000 分光光度计 （Thermo,
Massachusetts, 美国）测定浓度， 用 10.0 g·kg－1 的琼脂糖电泳分析完整性。 反转录根据 RNA 的含量取
1.5~4.0 μg RNA， 使用主要 scripttm 逆转录试剂盒（Prime ScriptTM RT reagent Kit）反转合成第 1 链， 稀
释 3 倍后利用 ABI 7300 实时荧光定量 PCR 仪（Applied Biosystems, Foster City , 美国） 进行 qRT-PCR 分
析。 根据 LHCB 基因 cDNA 序列用 Primer 3 设计实时荧光定量引物 LHCB-RT-F 和 LHCB-RT-R。 以东南
景天泛素结合酶基因（ubiquitin conjugating enzyme 9）为内参， 其特异性引物为 UBC-F和 UBC-R。 实时荧
光定量 PCR 扩增体系（10.0 μL） 为： 模板 2.0 μL， 特异引物（10 μmol·L－1）0.4 μL， 2×SYBR Premix Ex
TaqTM 10.0 μL， 50×ROX Reference Dye 0.4 μL， 双蒸水（ddH2O）6.8 μL。 扩增条件： 95 ℃预变性 10 s，
95 ℃变性 5 s， 60 ℃复性 31 s， 40 个循环。 做 3 个重复·样品－1。 数据分析采用 ΔΔCT 法计算相对定量，
目标基因相对定量=2-ΔΔCT［22］。
1.2.4 表达载体 pET-28a-LHCB 的构建及原核表达 根据 LHCB 基因序列设计引物 LHCB-F-BamH I 和
LHCB-R-Xho I， 在其两端引入酶切位点 BamH I 和 Xho I。 以东南景天 cDNA 文库为模板进行扩增， 利
用限制性内切酶 BamH I 和 Xho I 处理 PCR 产物和 pET-28a， 回收目的片段后进行连接， 获得重组原核
表达载体 pET-28a-LHCB。 将 pET-28a-LHCB 基因重组质粒用热激转化的方法转入 E. coli BL21（DE3）
感受态细胞， 挑选单克隆过夜培养后用载体上的通用引物 T7 和 T7ter 进行 PCR 检测插入片段的长度，
阳性质粒送测序并用 BamH I和 Xho I 37 ℃处理 3 h后电泳分析。 在含有 Kanamycin 的 LB 液体培养基中
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图 1 东南景天根、 茎、 叶 RNA 电泳图（左）和胶
回收电泳图（右）
Figure 1 Electrophoresis figure of RNA in root stem leaf （left）
and agarose gel DNA purification （right）
培养细菌， 当 D（600）为 0.6~0.8 时， 加入异丙基硫代半乳糖苷（IPTG， 0.1 mmol·L－1）诱导培养， 为了研
究蛋白的具体定位， 分离上清和包涵体， 收集菌体进行蛋白质变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）分析。
1.2.5 生物信息学分析 用 DNAMAN 软件， DNAtools， SignalP 4.1 Server（http://www.cbs.dtu.dk/services/
SignalP/）和 ExPASy （http://web.expasy.org/cgi-bin/compute_pi/pi_tool）等软件分析测定的 DNA， cDNA 及其
编码的蛋白质结构特点， 利用美国国家生物技术信息中心（NCBI）数据库信息进行比对（表 1）。
2 结果与分析
2.1 东南景天 SaLhcb2 cDNA及基因组序列分析
图 1是东南景天根、 茎、 叶的 RNA 电泳图及胶
回收后的目的条带电泳图， 从图 1 可以看出： 目的
条带清晰无杂带 、 未降解 ， 条带明亮 ， Nano
Drop2000 分光光度计检测根、 茎、 叶、 总 RNA 质
量浓度分别为 147.1， 299.8， 97.3 mg·L－1， 吸光度 D
（260/280）分别为 2.16， 2.30 和 2.02， 电泳显示根、
茎中总 RNA略有降解， 但都能满足后续反转录聚合
酶链式反应（RT-PCR）试验要求。
从东南景天文库中分离出 cDNA 全长， 测序后
将序列提交到 GenBank 中 ， 登陆号为 KF806555。
SaLhcb2 基因 cDNA 全长 929 bp（图 2a）， 其中开放
阅读框长度为 798 bp， 5′端含非编码区 48 bp， 3′端
含非编码区 83 bp， 其中 Poly （A）17 bp。 该基因的开放阅读框编码 1 个 265 个氨基酸的蛋白， 将它命名
为 SaLhcb2。 以基因组 DNA 为模板分离的基因组序列和 cDNA 序列比对， 发现该基因在 147~222 bp 含
有 1个 74 bp 的内含子（图 2b）。
对 SaLhcb2 编码的蛋白进行分析， 预测其分子量大小为 28.5 kd， 等电点为 5.69， 总平均亲水性
为－0.097， 脂溶指数为 78.83。 信号肽分析表明该蛋白含有 1 个信号肽， 在第 20 个和第 21 个氨基酸之
间有切割位点。 跨膜结构分析表明该蛋白具有 3 个明显的跨膜区。 二级结构预测， SaLhcb 的环状结构
占 60.75%， 螺旋结构占 39.25%。 软件分析预测该蛋白位于叶绿体中。 将 SaLhcb2 与其他物种的该基因
编码蛋白进行同源比对， 结果显示： SaLhcb2 和辽东楤木 Aralia elata 该蛋白同源性最高（94.28%）， 和蓖
麻 Ricinus communis 的同源性相对最低（92.08%）（图 3）。
图 2 东南景天 LHCB cDNA序列、 内含子序列
Figure 2 cDNA sequence and intron sequence of LHCB
b 。
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2.2 SaLHCB2原核表达分析
重组产物送测序并用 BamH Ⅰ和 Xho Ⅰ双酶切电泳检测（图 4）。 图 4中可以看出： 重组后的质粒经
过双酶切之后电泳结果出现载体片段和 800 bp左右的目的基因， 结合测序结果证明： SaLhcb2 和表达载
体 pET-28a 重组成功。 图 5 中泳道 2~5 分别是诱导前和诱导 4.0， 5.0 和 6.0 h 后的蛋白电泳结果， 红色
框内为目的蛋白条带。 可以看出： 经 IPTG诱导后， 随着诱导时间的延长， 目的片段蛋白浓度逐渐增加，
即 SaLhcb2表达量升高， 说明重组蛋白能够在原核系统中高效表达， 泳道 6 和泳道 7 分别是上清和包涵
体中的目的蛋白条带， 可以看出， 蛋白主要位于包涵体中， 因此， 需要在后续实验进行蛋白复性以用于功能
研究。
图 3 SaLhcb和其他植物该氨基酸序列同源性比对
Figure 3 Homology comparison of LHCB in Sedum alfredii and other plants
。
图 4 双酶切电泳图
Figure 4 Double enzyme electrophoresis figure
图 5 pET-28a-LHCB SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
Figure 5 SDS polyacrylamide gelelectrophoresis of pET-28a-LHCB
1
2 。
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2.3 不同镉、 铜、 铅处理时间条件下东南景天根、 茎、 叶中 SaLhcb2基因的表达分析
以东南景天泛素结合酶基因为内参， 借助实时荧光定量， 分析在镉、 铜、 铅不同胁迫时间后根、
茎、 叶中 SaLhcb2基因的表达量。 从图 6 中可以看出： 镉处理后， 根中 SaLhcb2 基因的表达量呈现先下
调后上调的趋势， 在 48.0 h 后其表达量显著上调， 达到对照的 4.45 倍； 在茎中除了 6.0 h SaLhcb2 基因
胁迫后的表达量都明显上调外， 在 0.5 h 时为最高， 为对照的 5.86 倍； 叶中表达量先降低后升高， 在
12.0 h 后表达量上调， 72.0 h 达到最高， 为对照的 3.91 倍。 铜处理后， 0.5 h 根中该基因表达量就显著
上调， 6.0 h 时茎中的表达量也显著上调， 分别为对照的 12.78 倍和 54.39 倍， 随后其表达量都急剧降
低； 在叶片中表达量一直偏低， 且变化不明显。 铅处理后， 根中 SaLhcb2 基因胁迫后 0.5~72.0 h 一直显
著降低， 96.0 h时才出现上调， 表达量接近未处理时； 茎中 SaLhcb2基因的表达量显著上调， 6.0 h时达
到最高， 为对照的 2.93 倍； 但叶片中的表达量低于对照， 48.0 h 时略有上升， 为对照的0.98 倍。 说明
SaLhcb2 能够响应重金属镉、 铜、 铅的胁迫， 但是响应模式和响应速度不同。 3 种重金属处理后， 从地
下部位——根部的基因表达变化分析结果可以看出： 镉、 铅胁迫使得 SaLhcb2 基因表达量在一定时期
内（24.0 h 和 72.0 h）受到抑制， 而铜胁迫后， 根中表达量迅速上调（0.5 h）， 表明根部对 3 种重金属都较
为敏感； 从茎部受胁迫后表达量看： 镉、 铅胁迫后， 该基因表达量明显上调； 铜处理后， 在 6.0 h 左右
该基因表达量显著上调， 随后一直表达量较低。 从叶片表达量来看： 镉胁迫后， 目的基因表达量在 12.0
h后都显著上调， 而铜、 铅胁迫后表达量都基本上都比对照水平低。 从超积累植物的特性可知， 地下部
位积累量很少， 主要超富集重金属的部位是地上部位。 推测东南景天的 SaLhcb2 对 3 种重金属响应模式
不同， 已有的研究结论显示： 东南景天能够超富集镉， 能够耐受一定程度的铅， 但是目前未有研究证明
李 真等： 东南景天捕光叶绿素 a/b 结合蛋白基因 SaLhcb2 的分离及其功能
图 6 不同镉离子、 铜离子、 铅离子处理时间根茎叶 LHCB基因表达量分析
Figure 6 Expression change of LHCB under different treat time with Cd2+, Cu2+ and Pb2+
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其能超富集铜， 从基因表达分析结果可以看出， 铜胁迫后根部响应最快， 随后茎部响应， 这与离子运输
的过程相符合， 推测镉胁迫后茎叶部位能够超积累镉。
3 讨论
本研究利用本实验室前期构建的东南景天 cDNA 文库， 克隆获得了 SaLhcb2 基因， 构建了 pET-28a-
LHCB 原核表达载体， 初步研究了 SaLhcb2 基因和镉、 铜、 铅的相关性， 为进一步研究重金属胁迫下
SaLhcb2基因的调控机理奠定了基础。
Jun 等［23］研究了光系统Ⅱ中捕光蛋白的结构和功能， 指出 LHCB 基因编码 LHCⅡ蛋白， 它是光系统
Ⅱ的主要捕光叶绿素 a/b结合蛋白， 其主要功能是光能的吸收和传递， 提高捕光效率， 此外， LHC Ⅱ还
能够调节光能的分配。 光系统Ⅱ中的捕光蛋白复合物主要由 3 种基因编码， 分别是 Lhcb1， Lhcb2 和
Lhcb3［24］。 在这 3 种蛋白中 Lhcb1 和 Lhcb2 含量最丰富， 当植物体内 Lhcb1 和 Lhcb2 的表达量受到抑制
时， 植物体内构成 LHC Ⅱ复合物的亚单元将缺失 ［25］。 镉胁迫致使 LHCⅡ复合体构象发生变化， 这种变
化可能是由于镉胁迫使得 Lhcb1和 Lhcb2蛋白分子量降低［26］。 田生科［27］和张晓玲［28］的研究显示： 超积累
型东南景天植株中的镉分布特点是叶中最高， 茎次之， 根中最低； 铅则是根中最多， 茎叶中含量较低。
张敏等 ［17］分析了 2 种不同生态型东南景天 LHCB 基因对锌/镉胁迫的响应， 证明 LHCB 基因的超表达能
够增加超积累型东南景天根和茎的生物量， 并提高镉在植物体内的积累量。
qRT-PCR结果显示， 镉处理后， 根部的 SaLhcb2基因在 24.0 h 内表达量均降低， 48.0 h 后表达量上
调， 在茎、 叶中 12.0 h 后该基因表达都上调。 SaLhcb2 基因在镉处理 0.5 h 时茎中显著升高， 12.0 h 时
叶片中显著升高， 推测其对镉胁迫相对敏感， 为前期响应基因。 在叶片中响应速度相比茎中较慢， 推测
这可能和根、 茎对镉的隔离作用有关， 使得叶片中镉的积累相对较慢。 SaLhcb2 基因可能并不直接参与
东南景天受到镉胁迫之后的解毒机制， 但是能够为其提供能量， 使得地上绿色部分光能的吸收效率提
高， 并传递能量到茎、 叶中。 张玉秀等 ［29］的研究表明： 重金属锌或镉胁迫能够增强印度芥菜 Brassica
juncea 重金属 ATP 酶的表达， 说明重金属富集与能量代谢相关。 我们推测在茎和叶中由于积累的镉离
子较多从而相对需要更多的能量， 所以该基因的表达量较高， 而根部镉积累量较少， 所以 SaLhcb2 基因
表达量较低， 这与田生科等［27］的研究结果一致。 铜处理后 0.5 h 根中表达量就极显著上调， 6.0 h 时茎中
表达量极显著上调， 叶片中表达量一直较低， 可能在 0.5 h 根中能够积累和吸收部分铜， 6.0 h 时转移到
茎中， 但是叶片中不能够积累铜， 目前报道并未显示东南景天能够超富集铜。 铅处理后， 该基因在根中
表达量一直较低， 到 96.0 h 才上调， 而胁迫 0.5 h 后茎中该基因的表达就迅速上调随后其表达量一直较
对照高， 而叶片中表达量在 96.0 h内都较低。 东南景天铅积累的特点是在茎和叶片中积累较少， 而根部
积累较多 ［27］， 推测可能 SaLhcb2 定位于叶绿体中， 所以在根部该基因本身的表达量偏低， SaLhcb2 基因
可能为后期铅胁迫响应基因。 此外， 3 种重金属胁迫后根部该基因显著上调的时间点不同， 说明东南景
天对这 3种重金属的敏感度有差异； 一般重金属富集主要是在地上部位， 在茎中， 可以看出长时间处理
后 （96.0 h）， 镉、 铅处理过的植株该基因表达量相比铜更高， 说明植株茎中富集镉和铅的能力强于
铜， 同理可看出在叶片中富集镉的能力强于铜和铅。
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