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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2013年第11期
干旱是植物受到的主要非生物胁迫之一，表现
在因水分缺失而导致的渗透胁迫，对植物生长发育
和产量均造成较大的负面影响。植物的抗旱机制比
较复杂，其中渗透调节是最基本和最直接的一个调
节方式。可溶性糖是一种重要的细胞相容性渗透调
收稿日期 ： 2013-07-01
基金项目 ：国家转基因生物新品种培育重大专项（2011ZX08009-003-003）
作者简介 ：郭利娜，硕士研究生，研究方向 ：植物基因工程 ；E-mail ：goodluckna55@126.com
通讯作者 ：郭三堆，研究员，博士生导师，研究方向 ：棉花基因工程 ；E-mail ：gsdui@mail.caas.net.cn
cyFBPase 基因过表达提高转基因烟草的抗旱性
郭利娜 张锐 孙国清 孟志刚 周焘 郭三堆
（中国农业科学院生物技术研究所，北京 100081）
摘 要 ： 渗透调节是植物应答干旱胁迫的主要方式，蔗糖是植物细胞中重要的可溶性糖，是主要的细胞渗透调节物质。细
胞质果糖 -1，6-二磷酸酶（cyFBPase）是植物蔗糖合成途径的关键酶之一，其活性可直接影响细胞蔗糖浓度。将甘蓝型油菜的
cyFBPase 基因转入烟草，在转基阳性植株中 cyFBPase 基因的表达量和酶活性均大幅度提高，两个转基因株系的基因表达量和酶活
性分别为野生型对照的 3.76 倍、4.03 倍和 1.53 倍、1.58 倍，与之相对应，叶片蔗糖含量也显著增加，两株系叶片平均蔗糖含量达
到野生型对照的 1.59 倍。在干旱条件下，转基因烟草植株表现出较好的耐受性，其蔗糖含量以及蔗糖在根、叶器官中的分配发生
显著变化 ：处理 20 d 后的转基因植株叶、根中的蔗糖含量分别是处理 1 d 的植株的 2.49 倍和 9.41 倍，是对应条件下的野生型植株
的 1.78 倍和 2.71 倍。说明过表达 cyFBPase 基因提高了转基因植株的蔗糖合成能力，同时促进了蔗糖向根部运输，提高了转基因
植株对干旱的耐受性。
关键词 ： cyFBPase 基因 蔗糖合成 耐旱性
Overexpression of cyFBPase Gene Can Enhance the Drought Tolerance
of Transgenic Tobacco
Guo Lina Zhang Rui Sun Guoqing Meng Zhigang Zhou Tao Guo Sandui
（Biotechnology Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081）
Abstract: Osmotic adjustment is mainly functioned under drought stress in plant. Sucrose as one kind of important soluble sugar in
plant cells, is a primary osmotic regulator in plants, and its synthesis is limited by some key enzymes, such as cyFBPase. In this work, the
Brassica napus cyFBPase gene was transformed into tobacco, and the gene expression level and enzyme activity were detected. The cyFBPase
gene expression and enzyme activity were increased significantly in transgenic plants, with 1.88 times and 1.55 times of the wild type controls
respectively, and at the same time, the sucrose content in transgenic plants leaves was also significantly increased to 1.59 times than that of
the wild type. Under the condition of drought, the transgenic tobacco plants showed high drought resistance, and the sucrose content and the
distribution of sucrose in root and leaf organs changed significantly. In transgenic plants, the sucrose content in the root and leaves increased by
2.49 times and 9.41 times of the plants which were treated one day, and increased by 1.78 times and 2.71 times of wild type controls under the
same drought treatment. In conclusion, overexpression of cyFBPase gene can improve the ability of sucrose biosynthesis of plants, promote the
sucrose transportation from leaves to roots under drought stress, and enhance the tolerance of transgenic plants to drought.
Key words: cyFBPase gene Sucrose synthesis Drought tolerance
节物质，其水溶性强，既能调节渗透势，又不会进
入蛋白质水化膜内破坏蛋白质的高级结构，有助于
保护和稳定细胞蛋白质，防止酶变性失活，因而可
帮助植物有效抵抗逆境胁迫［1］。
蔗糖是植物细胞中含量最多的可溶性糖，参与
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第11期64
调节植物的细胞代谢、信号转导、物质合成等生物
学过程，对植物的生长发育有较大的影响［2］。在植
物细胞中，蔗糖的合成主要在细胞质中，其合成效
率受到多个酶的调节控制，研究较多的有蔗糖磷酸
合成酶、蔗糖合成酶、果糖 -1，6-二磷酸酶等。
蔗糖磷酸合成酶可缓解细胞质过度缺水的状况。
在马铃薯转基因试验中证实当植物受到干旱胁迫而
失水时，SPS 的活性迅速上升，迅速合成蔗糖，并
促进淀粉水解［3］。蔗糖合成酶是植物重要的糖代谢
酶，也是蔗糖进入各个代谢途径所必需的关键酶。
Jha 和 Dubey［4］指出蔗糖合成酶通过向处于逆境胁
迫的植株提供足够的“碳”源而弥补植物的能量消耗，
是植物的一种保护性反馈机制。胞质果糖 -1，6-二磷
酸酶（FBPase）（EC3.13.11），催化 1，6-二磷酸果糖
分解为 6-磷酸果糖和无机磷酸，是细胞质蔗糖合成
途径的限速酶，其活性对于蔗糖合成效率和调节有
机物质的运输和分配有重要意义［5］。
本研究利用 cyFBPase 在植物蔗糖合成中的重要
作用，将甘蓝型油菜的 cyFBPase 基因转入烟草，研
究过表达 cyFBPase 基因的烟草植株不同器官蔗糖含
量的变化，观察转基因植株对干旱的耐受性，旨在
为植物抗旱基因工程研究提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 受体材料 烟草 NC89 种子由本实验室保藏。
1.1.2 基因、载体和菌株 甘蓝型油菜 cyFBPase 基
因、植物表达载体 pBI121、农杆菌感受态 LBA4404
均由本实验室保存。
1.1.3 仪器与试剂 荧光定量 PCR 仪（Bio-Rad 公
司 chromo4）；TOYOBO 公司反转录试剂盒 ；Promaga
公司 SYBR Green 荧光定量 PCR 试剂盒 ；各化学试
剂均购自 Sigma 公司。
1.2 方法
1.2.1 烟草转化及分子检测 构建好的表达载体
pGBI-fbp 通过电激法转化农杆菌 LBA4404 感受态
细胞。将鉴定为阳性的农杆菌侵染无菌的烟草叶
片，浸染过的叶片置于培养基（MS+0.2 mg/L NAA+2
mg/L 6-BA）上进行共培养，3 d 后将其转移到筛选
培 养 基（MS+0.2 mg/L NAA+2 mg/L 6-BA+100 mg/L
Kan+500 mg/L Carb）中进行培养，光照周期为 16 h
光照 /8 h 黑暗，2-3 周后将抗性芽切下并转入生根
培养基（MS+100 mg/L Kan+500 mg/L Carb）中诱导
生根，最终获得转基因烟草［6］。PCR 鉴定转化苗，
所用鉴定引物为油菜 cyFBPase 基因全长特异引物，
鉴定引物序列，见表 1。采用 Thermo 植物组织直接
PCR 试剂盒（Phire Plant Direct PCR Kit）。PCR 体系
20 μL，2×Buffer 10 μL、引物 F/R 各 1 μL、Taq 酶 0.4
μL，ddH2O 7.6 μL，用取样器取微量植物组织。PCR
程序 ：98℃ 5 min ；98℃ 5 s，60℃ 5 s，72℃ 30 s，
35 个循环 ；72℃ 5 min。
表 1 PCR 所用引物序列
引物名称 序列（5-3） 作用
FBP-F ATGGATCACGAAGCAGATGC PCR 鉴定引物
FBP-R CTATTCGTCCGCAGCATACAG
RT-F GGAATCTTCTTGTACCCGGC RT-PCR 引物
RT-R GAACGCTCATGGATCTTCTC
Actin-F TCCATGCTCAATGGGATACT 内参基因 RT-PCR
引物
Actin-R TTCAACCCCTTGTCTGTGAT
1.2.2 基因表达和酶活性的测定 共获得两个 T0 代
转基因株系，两个转基因株系各随机选取 3 株植株
进行基因表达和酶活性检测，分别编号为 line1-1，
line1-2，line1-3 和 line2-1，line2-2，line2-3。
1.2.2.1 转基因烟草的基因表达量检测 荧光定量
PCR 仪上进行实时荧光定量 RT-PCR（SYBR Green
法）检测基因的表达量，提取野生型烟草和转基因
烟草叶片总 RNA 反转录成 cDNA 作为模板（参考
TOYOBO 公司反转录试剂盒说明书），内参对照选择
烟草 actin 基因，目的基因引物（RT-F，RT-R）设
计在 cyFBPase 基因的保守区域内，可以同时扩增烟
草内源基因和转入的外源基因的 mRNA 序列，长度
约 150 bp，GC 含量约 60%。本试验所用引物，见表
1。反应体系 20 μL ：SYBR green Ⅰ（2×）10.0 μL、
cDNA 1.0 μL、正反向引物（10 pmol/L）各 0.4 μL、
ddH2O 8.2 μL，每次试验设定 3 次重复。反应程序为：
95℃ 1 min ；95℃ 15 s，55℃ 30 s，72℃ 30 s，40 个
循环。统计每个反应的荧光强度达到阈值时对应的
循环数（Ct）。目的基因相对于内参基因的相对表达
量用 2- △△ Ct 法计算。
2013年第11期 65郭利娜等 ：cyFBPase 基因过表达提高转基因烟草的抗旱性
1.2.2.2 转基因烟草的 cyFBPase 酶活性检测 检测
单位时间内反应体系中释放出无机磷的含量来反映
酶活性。对野生型烟草、转 cyFBPase 基因烟草的
cyFBPase 酶活性检测，方法参照 Harrison 等［7］ 的
景天庚酮糖 -1，7-二磷酸酶（SBPase）酶活性检测
方法，将其方法中的底物景天庚酮糖 -1，7-二磷酸
（SBP）换成果糖 -1，6-二磷酸（FBP），其他步骤不
变。取 0.1 g 叶片液氮研磨，加 1 mL 提取液。4℃
下，14 000×g 离 心 5 min。 取 20 μL 上 清 液， 加 入
80 μL 反应液，25℃反应 5 min。加 50 μL 1.0 mol/L
的 高 氯 酸 终 止 反 应，4 ℃ 14 000×g 离 心 10 min。
取 上 清 液 50 μL 和 无 机 磷 对 照 NaH2PO4 分 别 加 入
850 μL 钼酸铵溶液，25℃下反应 10 min。再加入
150 μL 孔雀绿溶液（0.035% 孔雀绿，0.35% 聚乙烯
醇 PVA），25℃下显色 30 min。0-0.5 mmol/L NaH2PO4
作为标准对照。620 nm 比色，以 μmol/g/s 表示酶活性。
1.2.3 转基因植株蔗糖与淀粉含量检测 选取八叶
期顶部第三叶去掉主叶脉进行蔗糖和淀粉含量的测
定。蔗糖和淀粉含量测定所选植株为对应基因表达
和酶活性检测所选植株，因为两株系间不存在显著
性差异，所测数值均取两株系的平均值。
1.2.3.1 蔗糖含量测定 称取 0.1 g 植株的叶片烘
干、粉碎。置于试管中，加入 6-7 mL 80％乙醇，在
80℃水浴中提取 30 min，取出离心，收集上清液。
重复提取两次（各 10 min）同样离心，收集 3 次上
清液合并于烧杯，活性炭脱色 10 min，过滤。将滤
液置于 85℃恒温水浴，使乙醇蒸发至 2-3 mL，转
移至 50 mL 容量瓶，以蒸馏水定容，供蔗糖的测定。
采用高效液相色谱法测定蔗糖含量［8］。
1.2.3.2 淀粉含量测定 蔗糖提取后的沉淀物质供
淀粉检测。淀粉测定参照薛应龙［9］的方法进行。
1.2.4 植株干旱处理后叶片和根部蔗糖含量的测
定 T0 代植株生长到八叶期时进行干旱胁迫试验，
干旱处理前一天浇透水，干旱处理第 1 天、第 10 天、
第 20 天分别取样一次，共取样 3 次。每次各转基因
植株均选取 2 株作为研究对象，分别取叶片和根部
组织进行蔗糖含量的测定，因为测定根部蔗糖含量
会伤害植株，每个转基因株系均处理 6 株，分别编
号 line1-（3-8），line2-（3-8）。在处理 1 d、10 d 和
20 d 时分别取两株系编号 3/4，5/6，7/8 的植株测定
叶片和根部蔗糖含量，每次计算两个株系 4 株材料
的平均值，进行数据统计。
1.2.5 T1 代种子的模拟干旱生根试验 分别收获
line1 和 line2 的 T1 代种子在 MS 平板上萌发，转基
因株系的种子先在含 200 mg/L Kan 的 MS 平板上萌
发、筛选，野生型种子直接在不含抗生素的 MS 平
板上萌发。待种子萌发 3 d 后，将正常萌发的烟草
小苗转移到含 100 mmol/L 的甘露醇 MS 平板上生长，
比较生长 10 d 后，不同烟草苗的生长和生根情况。
2 结果
2.1 转基因烟草植株的获得
将携带油菜 cyFBPase 基因的植物过表达载体
pGBI-fbp，通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草。载
体 pGBI-fbp 含 有 Ntp Ⅱ 和 cyFBPase 基 因 两 个 表 达
盒，其中 cyFBPase 基因表达盒的 5 非编码区包括
CaMV35S 启动子和 Ω 序列，3 非编码区包括 PloyA
结构和 Nos 终止序列。
对转基因植株进行 PCR 检测，以初步确定外源
基因在烟草转化植株中的整合。引物扩增甘蓝型油
菜 cyFBPase 基因全长，烟草内源基因无扩增产物，
具体序列见表 1，部分烟草转化植株的鉴定结果如
图 1 所示，阳性株模板可扩增获得全长 1.1 kb 的
cyFBPase 基因，7 和 10 为阴性植株无扩增产物。获
得两个株系的 T0 代烟草转化幼苗 22 株，line1 共 10
株，line2 共 12 株。
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CK+CK-M
1.1
kb
M ：DNA ladder ；1-14 ：烟草转化苗 ；CK+ ：阳性质粒 ；CK- ：野生型烟草
图 1 转基因烟草的 PCR 分子检测
2.2 cyFBPase基因的表达量及酶活性分析
以 T0 代六叶期的倒二叶片为材料，两个株系
各随机取 3 株，荧光定量 RT-PCR 分析目的基因表
达情况，同时，检测 cyFBPase 的酶活性。其中 RT-
PCR 的引物选择在 cyFBPase 基因的保守区域，所测
数据为植株 cyFBPase 基因在植物中总的表达情况，
既包括外源基因的表达，也包括烟草内源基因的本
底表达。同样检测到的 cyFBPase 的酶活性也是该酶
在植物中的总酶活。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第11期66
从 图 2-A 可 以 看 出 两 个 株 系 的 转 基 因 植 株
cyFBPase 基因的表达量分别是野生型植株的 3.76 倍
和 4.03 倍 ；而对应的转基因植株 cyFBPase 酶活性也
提高了，分别为野生型的 1.53 倍和 1.58 倍（图 2-B），
说明油菜的 cyFBPase 基因在转基因烟草植株内能正
常的表达和发挥活性。同时进行的统计学分析表明
转基因植株的基因表达和酶活性水平与野生型之间
均存在显著性差异，但两株系之间的差异并不显著。
蔗糖、淀粉含量分别为 0.96 mg/g 鲜重、9.82 mg/g 鲜
重，蔗糖淀粉比 0.098。转基因植株叶片的蔗糖含量
比野生型提高约 59%，同时其淀粉含量只有野生型
的 86%，蔗糖淀粉比为野生型对照的 1.83 倍，说明
转基因可显著提高植株叶片的蔗糖含量和蔗糖淀粉
比值，促进细胞内蔗糖的合成和有机物质的分配。
2.4 转基因植株的耐旱性分析
对两个转基因株系的 T0 代植株进行干旱处理，
并在处理 1、10 和 20 d 时分别取两株检测其叶和根
部的蔗糖含量，检测数据见表 2。在干旱条件下，
随着处理时间的延长，蔗糖含量增加，而转基因植
株的增加幅度更大。处理 10 d、20 d 的转基因烟草
叶片蔗糖含量分别为 2.42 mg/g 鲜重和 5.34 mg/g 鲜
重，分别为处理 1 d 时正常生长的转基因植株的 1.58
倍和 3.49 倍，为对应条件下的野生型对照植株叶片
的 1.69 倍和 2.78 倍。而且转基因烟草根部蔗糖含量
增加更显著，处理 10 d、20 d 的和转基因烟草植株
根部蔗糖含量分别为 1.65 mg/g 鲜重、6.87 mg/g 鲜重，
分别为处理 1 d 时正常生长的转基因植株的 2.26 倍
和 9.41 倍，为对应条件下的野生型对照植株的 1.87
倍和 3.58 倍。随着干旱处理时间延长，根、叶蔗糖
比值也逐渐增大，转基因植株增加更明显。处理 1、
10 和 20 d 的转基因植株及野生型对照的根、叶蔗糖
比 值 分 别 为 0.48、0.68、1.28 和 0.53、0.61、0.96。
转基因植株干旱处理 20 d 后，根、叶蔗糖比提高了
166%，而对照仅提高 81%，这一结果说明干旱胁迫
会促进蔗糖由叶到根的运输，以提高根器官的可溶
性糖含量，降低水势，增强吸水能力从而提高植物
的抗旱性。转基因植株中该比值比野生型升高更显
著，说明 cyFBPase 基因的过表达不仅可促进蔗糖的
合成，还可以促进蔗糖在植物不同器官间的分配，
让植物更好地适应环境的变化。是干旱处理 10 d 时
的植株生长状况（图 3）显示，转基因植株的整体
生长状况良好，而野生型对照植株则出现较严重的
萎蔫和失水现象，说明转基因植株耐旱性明显提高。
将经过 Kan 筛选后的 T1 代转基因烟草幼苗种
植在 100 mmol/L 的甘露醇 MS 平板上，模拟干旱胁迫，
生长 10 d 后（图 4）发现，转基因小苗的根部生长
正常，主侧根分化明显，而野生型对照则表现出根
0
0.5
12
* *
10
8
6
4
9.64 9.96
2
0
line1 line2 WT
line1 line2 WT
1.0
1.5
2.5
3.76 4.03
3.5
4.5
B
A
*
*
4.0
3.0
2.0
cy
-F
B
Pa
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䞦⍫
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/g
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-F
BP
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A
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A ：转基因和野生型植株的 cyFBPase 基因表达量检测 ；B ：转基因植株
和野生型植株的 cyFBPase 酶活性检测（转基因烟草 cyFBPase 基因表达
和 cyFBPase 酶活性与野生型植株基因表达和酶活性的 t-检验分析，* 表示
P<0.05，差异显著）
图 2 基因表达分析（A）及酶活性检测（B）
2.3 基因过表达影响植株内蔗糖淀粉比
cyFBPase 作用在蔗糖合成途径中，其活性应该
对淀粉和蔗糖含量有很大的影响。本试验中测定转
基因植株淀粉和蔗糖含量，进一步说明 cyFBPase 在
有机物质分配中的重要作用。
以八叶期倒三叶为材料，分析叶片的蔗糖、淀
粉含量，并计算蔗糖淀粉比。结果发现转基因烟草
叶片中蔗糖、淀粉含量分别为 1.53 mg/g 鲜重、8.45
mg/g 鲜重，蔗糖淀粉比为 0.18 ；而在野生型对照中
2013年第11期 67郭利娜等 ：cyFBPase 基因过表达提高转基因烟草的抗旱性
部生长受阻的症状，尤其是主根伸长受阻，且转基
因植株的上部叶片较大，整体生长状况优于野生型
对照，进一步说明转基因植株有较强的耐旱性。
3 讨论
cyFBPase 在植物光合作用器官蔗糖合成途径中
起到非常重要的作用，Zrenner 等将马铃薯 cyFBPase
表 2 干旱处理后的植株蔗糖含量检测及根部蔗糖含量与叶片蔗糖含量的比值（mg/g）
cyFBPase 转基因植株 野生型
叶片 根部 根 / 叶 叶片 根部 根 / 叶
处理 1 d 1.53±0.0635 0.73±0.0294 0.48 0.96±0.0917 0.51±0.0464 0.53
处理 10 d 2.42±0.0828 *1.65±0.0294 0.68 1.43±0.068 0.88±0.0758 0.61
处理 20 d *5.34±0.1533 **6.87±0.0787 1.28 1.92±0.1267 1.85±0.0648 0.96
各数据均为 x-±s，n=5 ；转基因植株所测数据分别与相同处理下的野生型数据进行显著性差异分析，* 表示差异显著 P<0.05 ；** 表示差异极显著 P<0.01
源和 CO2 充足的情况下，光合速率显著下降
［8］。在
拟南芥中降低 cyFBPase 的表达可导致蔗糖的合成降
低，磷酸化中间产物的积累，淀粉合成增加［11］。本
研究将 cyFBPase 基因转入烟草后，转基因植株蔗糖
合成显著提高，其叶片蔗糖含量比野生型提高了约
59%，同时叶片淀粉含量比野生型植株降低了 14%，
蔗糖与淀粉的比值由野生型的 0.098 上升到转基因
植株的 0.18。通过 cyFBPase 的过表达证实了该基因
在蔗糖合成中的关键作用［11］，同时也说明 cyFBPase
基因能促进有机物质从贮存态的淀粉向蔗糖的转化。
蔗糖是植物有机物质源库运输的主要形式，有机物
质运输和分配是决定产量高低和品质好坏的一个重
要因素［12，13］，所以 cyFBPase 的过表达研究也为植
物高产基因工程提供了一定的思路和方法。
干旱胁迫下植物通过改变糖的积累和分配等生
理活动来维持植物的正常生长、减缓植物体可能受
到的伤害［14］。杨文平等［15］研究叶片可溶性糖量在
冬小麦拔节期间的变化，指出干旱胁迫使叶片中的
可溶性糖呈增加趋势。郭建军等［16］认为同一物种
不同品种可溶性糖增加越显著该品种对干旱胁迫的
渗透调节能力越强。本研究同样发现，干旱处理可
同时提高烟草叶片和根的蔗糖含量，干旱处理 20 d
的野生型烟草，其叶和根的蔗糖含量分别是处理 1 d
时的 2.0 倍和 3.62 倍。转基因烟草的对应器官蔗糖
含量提高更多，分别为处理 1 d 时的 3.5 倍和 9.41 倍。
而形态上转基因烟草也确实表现出了比野生型对照
更强的耐旱性。根、叶不同器官蔗糖含量提高的比
率不同，说明干旱胁迫会影响可溶性糖在植物不同
器官中的分配。陈晓远等［17］指出水分胁迫显著影
1 2
1 2
A
B
1 ：转基因植株 ；2 ：野生型对照
图 3 干旱处理前（A）及干旱处理 10 d 后（B）植株的生
长情况
line1 WT line2
图 4 转基因 T1 代的两个株系在 100 mmol/L 的甘露醇模
拟干旱条件下 10 d 后的生长情况
的反向 cDNA 在 35S 启动子的调控下转入到马铃薯，
当酶活性低于野生型的 20% 时，在源叶片中积累 3-
磷酸甘油酸、磷酸丙糖和果糖 -1，6-二磷酸 ；在光
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第11期68
响作物干物质在根、冠间的分配比例，干旱胁迫越重，
则根部有机物质比例越大，根组织细胞的渗透压提
高，增强植株对干旱的抵抗能力。本研究处理 20 d
的烟草，其根 / 叶蔗糖含量比值比处理 1 d 时提高了
81%，而转基因烟草提高更多，达到了 166%，说明
耐旱性越强的植物，其可溶性糖等渗透调节物质向
根部分配的能力越强，这是植物在水分胁迫下的保
护性的生理反应。
本研究结果证明了蔗糖在植物有机物质合成、
转运、分配和渗透调节中的重要作用［18］，同时也证
明了 cyFBPase 基因对于蔗糖合成效率和植株耐旱性
有较大的影响。为植物基因工程对于机物质合成和
调节以及植物耐旱基因工程提供了一定的研究依据。
4 结论
两个转基因株系的 cyFBPase 基因表达和酶活
性，与野生型相比均有显著提高。
转基因植株叶片的蔗糖含量比野生型提高约
59%，同时其淀粉含量只有野生型的 86%，蔗糖淀
粉比为野生型对照的 1.83 倍。转基因植株在干旱处
理后期根部蔗糖含量显著增加，在干旱处理 20 d 时
转基因烟草植株根部蔗糖含量为 6.87 mg/g 鲜重，为
处理 1 d 时正常生长的转基因植株的 9.41 倍，为对
应条件下的野生型对照植株的 3.58 倍。转基因植株
干旱处理 20 d 后，根、叶蔗糖比与处理 1 d 时相比
提高了 166%，而对照仅提高 81%。在模拟干旱胁
迫生长 10 d，T1 代转基因小苗的根部生长正常，主
侧根分化明显，而野生型对照则表现出根部生长受
阻的症状。
cyFBPase 基因过表达可以显著提高植株蔗糖合
成能力，提高转基因烟草耐旱性。
参 考 文 献
［1］ 王艳青 , 陈雪梅 , 李悦 , 等 . 植物抗逆中的渗透调节物质及其转
基因工程进展［J］. 北京林业大学学报 , 2001, 23（4）：66-70.
［2］ 杨涓 , 许兴 . 盐胁迫下植物有机渗透调节物质积累的研究进
展［J］. 宁夏农学院学报 , 2003, 4 ：86-91.
［3］ 范敏 , 金黎平 , 刘庆昌 , 等 . 马铃薯抗旱机理及其相关研究进
展［J］. 中国马铃薯 , 2006, 20（2）：101-107.
［4］ Jha AB, Dubey RS. Carbohydrate metabolism in growing rice
seedlings under arsenic toxicity［J］. Journal of Plant Physiology,
2004, 161（7）：867-872.
［5］ Serr ato AJ, de Dios Barajas-López J, Chueca A, et al. Changing
sugar partitioning in FBPase-manipulated plants［J］. Journal of
Experimental Botany, 2009, 60（10）：2923-2931.
［6］ 赵莉 , 钟鸣 , 马慧 , 等 . 农杆菌介导的烟草高效遗传转化体系的
建立［J］. 江苏农业学 , 2011, 3 ：67-68.
［7］ Harrison EP, Willingham NM, Lloyd JC, Raines CA. Reduced
sedoheptulose-1, 7-bisphosphatase levels in transgenic tobacco
lead to decreased photosynthetic capacity and altered carbohydrate
accumulation［J］. Planta, 1998（204）：27-36.
［8］ 王璐 , 耿永勤 , 王岚 , 等 . 烟草中主要糖的高效液相色谱测定研
究［J］. 云南大学学报 ：自然科学版 , 2004, 26 ：199.
［9］ 薛应龙 . 植物生理学实验手册［M］. 上海：上海科学技术出版社 ,
1985.
［10］ Zrenner R, Krause KP, Apel P, et al. Reduction of the cytosolic fru-
ctose-1, 6-bisphosphatase in transgenic potato plants limits photos-
ynthetic sucrose biosynthesis with no impact on plant growth and
tuber yield［J］. The Plant Journal, 1996, 9（5）：671-681.
［11］ Daie J. Cytosolic fructose-1, 6-bisphosphatase ：a key enzyme in
the sucrose biosynthetic pathway［J］. Photosynthesis Research,
1993, 38（1）：5-14.
［12］ Ali HAERO. Understanding of carbon partitioning in tomato fruit
［D］. Golm, Germany：the Max-Planck Institute of Molecular Plant
Physiology, 2003.
［13］ 刘洋 , 林希昊 , 姚艳丽 , 等 . 高等植物蔗糖代谢研究进展［J］.
中国农学通报 , 2012, 28（6）：145-152.
［14］ Harn C, Daie J. Regulation of the cytosolic frustose-1, 6-bisphosph-
otase by post translational modification and change in the protein
level in drought stressed leaves of sugarbeet（Beta vulgaris L.）［J］.
Plant Cell Physiol, 1998, 33 ：763-770.
［15］ 杨文平 , 单长卷 , 胡喜巧 , 等 . 土壤干旱对冬小麦拔节期叶片
碳代谢的影响［J］. 河南农业科学 , 2008（9）：20-22.
［16］ 郭建军 , 胥志文 , 刘莲蓉 , 等 . 冬小麦灌浆期渗透调节能力的
研究［J］. 西北农业学报 , 1994, 3（4）：23-26.
［17］ 陈晓远 , 高志红 , 刘晓英 , 等 . 水分胁迫对冬小麦根 , 冠生长
关系及产量的影响［J］. 作物学报 , 2004, 30（7）：723-728.
［18］ Farrar J, Pollock C, et al. Sucrose and the integration of metabolism
in vascular plants［J］. Plant Science, 2000, 154（1）：1-11.
（责任编辑 李楠）