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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(11):166-172
收稿日期 ： 2015-05-06
基金项目 ：植物生物学黑龙江省高校重点实验室（哈尔滨师范大学）开放基金项目（ZK201204），哈尔滨师范大学青年学术骨干资助计划
项目（09KXQ-01）
作者简介 ：周琪，女，硕士研究生，研究方向 ：植物抗逆分子生物学 ；E-mail ：1185713326@qq.com
通讯作者 ：付畅，女，博士，副教授，研究方向 ：植物抗逆分子生物学 ；E-mail ：fuchanghnu@sina.com
星星草 PtLIR1 基因克隆及其在 NaCl 胁迫下的
表达分析
周琪1，2  罗春2  郭敏2  付畅1，2
（1. 植物生物学黑龙江省高校重点实验室（哈尔滨师范大学），哈尔滨 150025 ；2. 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，哈尔滨 150025）
摘 要 ： 类光诱导蛋白 1 基因 LIR1 与植物的抗逆性密切相关，可能与蔗糖水平的调节有关。克隆了星星草 PtLIR1 基因的编
码区序列，在此基础上分析了 NaCl 胁迫下星星草根中 PtLIR1 的表达特性。PtLIR1 基因的开放读码框全长 408 bp，编码 135 个氨
基酸。PtLIR1 与黑麦草、水稻、玉米、芜青、小盐芥、拟南芥、短花药野生稻、粟、马铃薯、葡萄、二穗短柄草和大豆等的植物
LIR1 具有较高的同源性，其中与黑麦草类光诱导蛋白 1 的一致性最高，达 80%。PtLIR1 响应盐胁迫的实验表明，在盐胁迫早期，
可溶性糖的积累与星星草根中 PtLIR1 基因的表达呈现出负相关性，在蔗糖水平的调节中其他蔗糖代谢相关基因可能发挥了更主要
的作用。但在盐胁迫晚期，星星草根中的 PtLIR1 基因响应盐胁迫上调表达，可能在蔗糖水平的调节中发挥了主要作用。研究结果
表明 PtLIR1 基因参与星星草根系对 NaCl 胁迫的应答，可能在星星草根抵御盐胁迫的过程中具有重要的调控作用。
关键词 ： 星星草 ；类光诱导蛋白 1 ；PtLIR1 基因 ；根 ；盐胁迫
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.11.022
Cloning and Expression Analysis of PtLIR1 Gene from Puccinellia
tenuiflora Under NaCl Stress
Zhou Qi1，2 Luo Chun2 Guo Min2 Fu Chang1，2
（1. Key Laboratory of Plant Biology， College of Heilongjiang Province， Harbin Normal University，Harbin 150025 ；2. College of Life Sciences
and Technology，Harbin Normal University，Harbin 150025）
Abstract: Light regulated protein 1-like gene is closely associated with plant stress resistance and may mediated sucrose level. In this
study, the open reading frame of PtLIR1 gene was cloned from Puccinellia tenuiflora, and its expression characteristics under NaCl stress were
analyzed. The full length open reading frame of PtLIR1 was 408 bp, which encoded 135 amino acids. The deduced amino acid sequence of
PtLIR1 gene shared high identity with its homologs from Oryza sativa, Zea mays, Brassica rapa, Thellungiella halophila, Arabidopsis thalian,
Oryza brachyantha, Setaria italica, Solanum tuberosum, Vitis vinifera, Brachypodium distachyon, Glycine max, respectively, and showed
the highest identity of 80% with Lolium perenne. At the early stage of salt stress, the expression of PtLIR1 was negatively correlated with the
accumulation of soluble sugar, and the other sucrose metabolism related genes may play more important roles in the regulation of sucrose level.
However, during the late stage of salt stress, PtLIR1 gene was up-regulated in Puccinellia tenuiflora roots and may play a vital role in regulating
sucrose level. PtLIR1 gene was involved in response to NaCl stress, and maybe contribute to the salt tolerance of Puccinellia tenuiflora.
Key words: Puccinellia tenuiflora ；light regulated protein 1-like protein ；PtLIR1 gene ；root ；salt stress
不利的环境条件会影响植物的生长发育，导致
作物的产量降低，大于 50％的作物减产是由非生物
胁迫引起的［1］，其中日益严重的土壤盐渍化是主要
的影响因素之一。植物耐盐基因工程是提高植物耐
2015,31(11) 167周琪等 ：星星草 PtLIR1 基因克隆及其在 NaCl 胁迫下的表达分析
盐性的重要途径之一，但其前提基础是充分了解植
物的耐盐分子机制，获得重要的耐盐工具基因。尽
管目前植物耐盐基因工程取得了很多进展［2-6］，分
离到一些耐盐相关基因，获得一些耐盐性得到提高
的转基因植物，但是，这些转基因植物的耐盐性
仍然很有限。植物耐盐机制研究的不足，有效耐
盐工具基因的缺乏已成为影响植物耐盐基因工程
发展的主要障碍［7］。盐生植物星星草（Puccinellia
tenuiflora）具有较强的耐盐能力，拥有丰富的耐盐
基因资源，是研究植物耐盐分子机制的良好材料。
星星草是禾本科碱矛属单子叶盐生草本植物，耐受
NaCl 的最高浓度可以达到 600 mmol/L，耐受 Na2CO3
的浓度可以达到 200 mmol /L［8］，能在 pH9-10 以上
的盐碱地上生长发育［9］。
类 光 诱 导 蛋 白 1（Light regulated protein 1，
LIR1）基因 LIR1 与植物的抗逆性密切相关，LIR1 在
生长于盐碱地的星星草根中表达［10］，在 400 mmol/L
NaHCO3 胁迫 6 h 后于星星草叶中表达
［11］。梁涵等［12］
以 100 mmol/L NaCl 处 理 虎 尾 草（Chloris virgata）
后，类光诱导蛋白 1 基因 LIR1 上调表达。在条锈菌
CY31 侵染早期，类光诱导蛋白 1 基因 LIR1 在小麦
（Triticum aestivum）品种水源 11 中表达［13］。这些研
究结果表明，LIR1 基因参与植物对多种逆境胁迫的
应答，可能在植物的耐盐性中发挥重要作用。类光
诱导蛋白 1 基因 LIR1 可能协助光合作用的进行或光
合作用产物的加工［14］，而可溶性糖的存在是该过程
的负调控因子［15］。在拟南芥（Arabidopsis thaliana）
中可溶性糖会抑制类光诱导蛋白 1 基因的表达［16］。
寒冷胁迫下黑麦草（Lolium perenne）类光诱导蛋白 1
基因 LpLIR1先上调表达后下降到本底水平，表达水
平的下降可能与可溶性糖的积累有关［15］。此外，类
光诱导蛋白 1 基因还可能与蔗糖水平的调节有关［15］。
在前期的研究中，我们从盐碱地星星草根的消
减杂交 cDNA 文库中分离到 PtLIR1 基因的表达序
列标签（expression sequence tag，EST）［10］，表明该
基因可能在帮助星星草根抵御盐碱地逆境的过程中
发挥重要作用。为了进一步了解该基因在星星草根
中响应盐胁迫的分子机制，本研究从星星草中克隆
PtLIR1 基因，分析 NaCl 胁迫下 PtLIR1 基因的表达
特性，并对 PtLIR1 基因表达与蔗糖水平、可溶性糖
水平的相关性进行分析。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验材料 以采自肇东盐碱地的星星草根和
温室培养的星星草幼苗为实验材料。
1.1.2 主要试剂 pMD19-T Simple 载体（大连宝生
物工程有限公司），大肠杆菌感受态细胞 JM109（大
连宝生物工程有限公司），PrimeScriptTM RT reagent
Kit (Perfect Real Time) 及 SYBR® Premix Ex TaqTM Ⅱ（Tli
RNaseH Plus） （大连宝生物工程有限公司），RNA 清
洁纯化试剂盒（天津原平皓生物技术有限公司），胶
回收试剂盒（上海生工生物工程公司）。
1.2 方法
1.2.1 星星草的培养与处理 以采自肇东盐碱地的
星星草根为材料克隆 PtLIR1 基因。以温室培养的星
星草幼苗为材料进行基因表达分析。将星星草种子萌
发后种植在盛有草炭土和细沙（21）花盆中，温
室培养 8 周，以 300 mmol/L NaCl 分别胁迫星星草幼
苗 0、6、12、24 和 48 h，将根和地上部分开，液氮
速冻后于 -70℃贮存，用于荧光半定量 RT-PCR 分析。
1.2.2 星星草 PtLIR1 基因的克隆 以前期研究中分
离到的星星草 PtLIR1 基因的 EST 序列为信息探针，
在 NCBI GenBank EST 数据库中检索到星星草 PtLIR1
基因的 EST 序列 EB104311.1，经生物信息学分析发
现该 EST 序列含有完整的 PtLIR1 基因的开放读码
框（ORF），根据该序列设计一对引物（PtLIR1-F1 ：
5-GTCGACATGCAGGCTGCCACTGGTTTG-3， 划 线
部分为 Sal I 酶切位点 ；PtLIR1-R1 ：5-CCATGGTTA
CTCCTTGGAGACTCCCGTCTG-3，划线部分为 Nco I
酶切位点）。采用 SDS-苯酚法从盐碱地星星草根中
提取总 RNA，经 DNase Ⅰ去除基因组 DNA 污染以
及 RNA 清洁纯化试剂盒纯化后，将总 RNA 反转录
成 cDNA，以此为模板以引物 PtLIR1-F 和 PtLIR1-R1
对 星 星 草 PtLIR1 基 因 的 ORF 进 行 PCR 扩 增。
PtLIR1 基 因 的 PCR 反 应 体 系 为 ：2.5 μL 10×PCR
缓 冲 液，2 μL dNTP（2.5 mmol/L），PtLIR1-F（10
μmol/L） 和 PtLIR1-R1（10 μmol/L） 各 1 μL，2 μL
cDNA，0.25 μL rTaq（5 U/μL），加灭菌的去离子水
至 25 μL。PCR 反 应 条 件 为 ：94℃ 预 变 性 4 min ；
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.11168
94℃ 30 s，60℃ 30 s，72℃ 30 s，共 35 个循环 ；最
后 72℃ 延伸 10 min。经琼脂糖凝胶电泳分析后将
扩增片段用胶回收试剂盒回收，将回收产物与到
pMD19-T Simple 载体连接后转化大肠杆菌感受态细
胞 JM109。采用 Amp 抗性和蓝白斑反应筛选阳性重
组子，送上海生工生物工程公司测序。插入片段的
序列与预期相符，阳性重组质粒命名为 pT-PtLIR1。
1.2.3 NaCl 胁迫下星星草 PtLIR1 基因的表达特性
分析 分别提取 NaCl 处理后的星星草根和叶的总
RNA，经 DNA 酶消化以及纯化后，用琼脂糖凝胶电
泳检测总 RNA 的完整性，用核酸蛋白检测仪定量。
采用荧光定量 RT-PCR 分析 NaCl 胁迫下 PtLIR1 基
因的表达变化。取 400 ng 总 RNA 用 PrimeScriptTM RT
reagent Kit（Perfect Real Time）将其反转录成 cDNA。
反转录体系为 ：2 μL 5×PrimeSctipt Buffer（for Real
Time），0.5 μL PrimeScript RT Enzyme Mix Ⅰ，0.5 μL
Oligo dT Primer（50 μmol/L），0.5 μL Random 6 mers（50
μmol/L），加灭菌的去离子水至 10 μL。反转录条件为：
37℃ 15 min，85℃ 15 s，4℃ 保 存。 以 cDNA 为 模
板，用 SYBR® Premix Ex Taq TM Ⅱ（Tli RNaseH Plus）
进行荧光定量 RT-PCR 分析。引物 Pttubulin-F ：5-
CGACTTGGCAAAGGTTCAGC-3 和 Pttubulin-R ：5-
TCATCGCCCTCATCATCTGC-3 扩 增 Pttubulin 基 因，
用 引 物 PtLIR1-F1 和 PtLIR1-R1 扩 增 PtLIR1 基 因。
PCR 反 应 体 系 为 ：10 μL 2× 的 SYBR® Premix Ex
Taq TM Ⅱ（Tli RNaseH Plus），Forward Primer（10
μmol/L）和 Reverse Primer（10 μmol/L）各 0.8 μL，2
μL cDNA，加灭菌的去离子水至 20 μL。PCR 反应条
件为 ：95℃ 5 min ；95℃ 30 s，55℃ 30 s，72℃ 30 s，
共 44 个循环。目的基因的相对含量 =2-∆∆CT，其中
∆∆CT=∆ CT 样本 -∆ CT 对照，∆ CT 样本 = CT 样本 -CT
内参，∆ CT 对照 = CT 对照 -CT 内参。PtLIR1 基因表
达的器官特异性分析采用半定量 RT-PCR 方法。
1.2.4 生物信息学分析 用 DNAman 软件进行氨基
酸序列分析，采用 ClustalX1.8 软件进行序列比对，
用 Mega4.0.2 软件生成进化树。
2 结果
2.1 星星草PtLIR1基因的克隆
以前期研究中分离到的星星草 PtLIR1 基因的
EST 序列为信息探针，从 NCBI GenBank EST 数据
库中检索到星星草 PtLIR1 的 EST 序列 EB104311.1，
经 ORF Finder 软件分析后发现该 EST 中含有 PtLIR1
基 因 完 整 的 ORF。 根 据 ORF 序 列 设 计 一 对 引 物
（PtLIR1-F1 和 PtLIR1-R1），提取并纯化盐碱地星星
草根的总 RNA，将其反转录成 cDNA 后作为模板，
扩增 PtLIR1 基因的 ORF（图 1）。将扩增产物克隆
后，经测序分析证实该扩增片段与预期的 PtLIR1 基
因的 ORF 一致（GenBank 登录号为 JN871224）。
M ：DL2000 分子量标准 ；1 ：PtLIR1 基因 ORF 的扩增产物 ；2 ：阴性对照
图 1 星星草 PtLIR1 基因 ORF 扩增产物的琼脂糖凝胶
电泳检测
408
M 1 2
2000
bp bp
1000
750
500
250
100
2.2 星星草PtLIR1基因的生物信息学分析
星星草 PtLIR1 基因的开放读码框长为 408 bp，
编码 135 个氨基酸。BlastX 分析表明，PtLIR1 基因
编码的氨基酸序列与类光诱导蛋白 1 的匹配最佳。
经 过 ProtParam 计 算，PtLIR1 的 分 子 量 为 14.1 kD、
理论上的等电点值为 4.45。在 NCBI GenBank 蛋白
质数据库中选取黑麦草、二穗短柄草、玉米、短
花药野生稻、粟、马铃薯、葡萄、芜青、拟南芥、
小盐芥、水稻、大豆等植物 LIR1 氨基酸序列，与
星星草 PtLIR1 进行了序列一致性比对，结果（图
2）表明，PtLIR1 的氨基酸序列与黑麦草的类光诱导
蛋白 1 的一致性最高，为 80％。PtLIR1 与水稻、玉米、
芜青、小盐芥、拟南芥、短花药野生稻、粟、马铃薯、
葡萄、二穗短柄草和大豆等植物的 LIR1 的一致性
分别为 57%、72%、42%、42%、54%、57%、71%、
61%、67%、64% 和 47%。在相似性比较结果的基
础上构建了 LIR1 的分子进化树（图 3），在比较的
物种中，PtLIR1 与黑麦草类光诱导蛋白 1 的亲缘关
2015,31(11) 169周琪等 ：星星草 PtLIR1 基因克隆及其在 NaCl 胁迫下的表达分析
系最近。PtLIR1 具有光诱导蛋白结构域。与其他光
诱导蛋白相似，在 PtLIR1 的 56-70 和 110-124 位氨
基酸序列中存在两个近似重复序列，形成 α-螺旋结
构，在重复序列内半胱氨酸残基之间的距离高度保
守（8 个氨基酸残基）。PtLIR1 的重复序列与其他植
物相似性较高，而重复序列外的相似性则较低，表
图 2 星星草和其他 12 种植物 LIR1 的氨基酸序列比对
%U/,5ǂ˖7K/,5ǂ˖$W/,5ǂ˖*P/,5ǂ˖6W/,5ǂ˖9Y/,5ǂ˖/S/,5ǂ˖3W/,5ǂ˖%G/,5ǂ˖=P/,5ǂ˖6L/,5ǂ˖2E/,5ǂ˖2V/,5ǂ˖ ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ%U/,5ǂ˖7K/,5ǂ˖$W/,5ǂ˖*P/,5ǂ˖6W/,5ǂ˖9Y/,5ǂ˖/S/,5ǂ˖3W/,5ǂ˖%G/,5ǂ˖=P/,5ǂ˖6L/,5ǂ˖2E/,5ǂ˖2V/,5ǂ˖ ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ%U/,5ǂ˖ 140 * 160
80 * * ** 100
* * *20 40 60
120
7K/,5ǂ˖$W/,5ǂ˖*P/,5ǂ˖6W/,5ǂ˖9Y/,5ǂ˖/S/,5ǂ˖3W/,5ǂ˖%G/,5ǂ˖=P/,5ǂ˖6L/,5ǂ˖2E/,5ǂ˖2V/,5ǂ˖ ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ˖ǂ
明该结构域具有重要功能。
2.3 NaCl胁迫下星星草PtLIR1基因表达特性分析
2.3.1 NaCl 胁迫下星星草 PtLIR1 基因表达的器官
特异性分析 类光诱导蛋白 1 基因 LIR1 与植物的
抗逆性密切相关，参与植物对盐胁迫［13-15］、寒冷
胁迫［11］和病害［16］的应答反应。为了了解盐胁迫
下星星草 PtLIR1 基因表达的器官特异性，利用半
定量 RT-PCR 技术检测了 PtLIR1 基因在星星草根与
叶中的表达（图 4）。无论在非胁迫条件下还是在盐
胁迫条件下，PtLIR1 基因在星星草的根与叶中均表
达，PtLIR1 基因在盐碱地星星草根中的表达量明显
高于 PtLIR1 在其它条件下星星草根中的表达量，表
明 PtLIR1 基因可能对星星草根适应盐碱地生境具有
特别重要的意义。
2.3.2 NaCl 胁迫下星星草根中 PtLIR1 基因的表达
与体内蔗糖水平的相关性 为了了解星星草根中
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.11170
糖水平的变化具有正相关性，可能是参与调节蔗糖
水平的主要基因，而在胁迫早期，其他蔗糖代谢调
节基因可能在蔗糖水平的调节中发挥主要作用。
图 3 植物 LIR1 氨基酸序列的分子进化树
ZmLIR1NP_001151186.1⦹㊣ˈZea mays
SiLIR1XP_004967915.1㋏ˈSetaria italica
ObLIR1XP_006643636.1⸝㣡㦟䟾⭏にˈOryza brachyantha
OsLIR1NP_001041753.1≤にˈOryza sativa
BdLIR1XP_003568909.1Ҽょ⸝ᷴ㥹ˈBrachypodium distachyon
LpLIR1ABA61130.1唁哖㥹ˈLolium perenne
PtLIR1AEV53588.1ᱏᱏ㥹ˈP. tenuiflora
StLIR1˄XP_006360948.1傜䫳㯟ˈSolanum tuberosum
GmLIR1NP_001235540.1བྷ䉶ˈGlycine max
VvLIR1XP_002269300.1㪑㨴ˈVitis vinifera
BrLIR1ABV89628.1㣌䶂ˈBrassica rapa
ThLIR1AAM19704.1ሿⴀ㣕ˈThellungiella halophila
AtLIR1CAA66408.1ᤏই㣕ˈArabidopsis thaliana851003838 9696
92
88
99
79
0.05
1 ：非胁迫 ；2 ：150 mmol/L NaCl 6 h ；3 ：300 mmol/L NaCl 6 h ；4 ：盐碱地
图 4 星星草 PtLIR1 基因表达的器官特异性分析
PtLIR1
1 2 3 4 1 2 3 4
PtTubulin
图 5 NaCl 胁迫下星星草根中 PtLIR1 基因的表达与蔗糖含
量的相关性
3.0 0.30
0.20
0.10
0.00
㭇㌆ਜ਼䟿mg·g-1 FW0.050.150.252.0PtLIR1สഐ㺘䗮≤ᒣ 1.0
0.0
0 6 12༴⨶ᰦ䰤h 24 480.51.52.5 PtLIR1 㭇㌆PtLIR1 基因对 NaCl 胁迫的响应，以 Pttubulin 基因作为内参基因，利用荧光定量 RT-PCR 技术分析了NaCl 胁迫下星星草根中 PtLIR1 基因相对表达水平的变化（图 5）。NaCl 胁迫下 PtLIR1 基因在星星草根中的表达水平先下降后上升，在胁迫 24 h 后达到峰值（为 0 h 的 2.4 倍），随后又下降。PtLIR1 基因在
NaCl 胁迫 24 h 时上调表达，表明 PtLIR1 基因在胁
迫晚期（12-48 h）参与星星草根对 NaCl 胁迫的应
答，并可能对帮助星星草根抵御盐碱地逆境中的
NaCl 胁迫具有重要作用。
蔗糖的积累是植物抵御逆境胁迫的机制之一，
而类光诱导蛋白 1 基因 LIR1 可能参与对蔗糖水平的
调节［11］。LIR1 基因可能通过调节蔗糖水平参与植
物对盐胁迫的应答。NaCl 胁迫下星星草根中的蔗糖
水平在胁迫 6 h 后上升，在 24 h 后达到峰值（图 5），
表明蔗糖的积累是星星草根响应盐胁迫的策略之一。
在 NaCl 胁迫早期（0-12 h），PtLIR1 基因的表达与
蔗糖水平的变化趋势相反，而在胁迫晚期（12-48 h），
PtLIR1 基因的表达与蔗糖水平的变化趋势一致。结
果表明，在 NaCl 胁迫晚期，PtLIR1 基因的表达与蔗
2.3.3 NaCl 胁迫下可溶性糖与星星草根中 PtLIR1 基
因表达的相关性 可溶性糖的积累也是植物适应逆
境胁迫的机制之一。在拟南芥（A. thaliana）和黑
麦草（L. perenne）中都发现了类光诱导蛋白 1 基因
LIR1 的表达会受到可溶性糖的抑制［11，12］。盐胁迫
下星星草根中 LIR1 的表达可能也受到可溶性糖的调
节。NaCl 胁迫下，星星草根中可溶性糖的水平在胁
迫 6 h 后达到峰值，但随后呈现下降的变化趋势（图
6），表明可溶性糖的积累是星星草根响应早期盐胁
迫的策略之一。在 NaCl 胁迫早期（0-12 h），PtLIR1
基因的表达与可溶性糖水平的变化趋势相反。而在
2015,31(11) 171周琪等 ：星星草 PtLIR1 基因克隆及其在 NaCl 胁迫下的表达分析
中表达［10］，在 400 mmol/L NaHCO3 胁迫 6 h 后在星
星草叶中上调表达［11］，在 100 mmol/L NaCl 处理后
在虎尾草中上调表达［12］。因此，LIR1 基因可能在
植物对盐胁迫的适应性中发挥作用。本研究发现在
NaCl 胁迫晚期，星星草根中的 PtLIR1 基因响应盐胁
迫上调表达。由于类光诱导蛋白 1 基因可能与蔗糖
水平的调节有关［15］，因此 LIR1 基因可能通过调节
蔗糖水平参与植物对盐胁迫的应答。在 NaCl 胁迫晚
期，星星草根中的蔗糖积累至最高水平，PtLIR1 基
因的表达水平与蔗糖水平的变化趋势一致，说明在
盐胁迫晚期 PtLIR1 基因可能是调节蔗糖水平的主要
基因。盐胁迫下 PtLIR1 基因可能通过调节蔗糖水平，
以使蔗糖行使渗透调节、保护分子结构，提供碳源
和能量，以及通过信号传导调节下游基因表达的功
能从而响应盐胁迫。植物 LIR1 基因的表达会受到可
溶性糖的抑制［15，16］。植物在抵御寒冷胁迫的过程中
往往伴随着可溶性糖的积累，黑麦草类光诱导蛋白
1 基因 LpLIR1 在寒冷胁迫下先上调表达，然后下降
到本底水平，表达水平的下降可能与可溶性糖的积
累有关［15］。在 NaCl 胁迫早期，星星草根中的可溶
性糖迅速积累响应盐胁迫，星星草根中 PtLIR1 基因
的表达水平与蔗糖和可溶性糖积累的水平均呈现出
相反的变化趋势。一方面提示我们，在盐胁迫早期
可溶性糖的积累可能对 PtLIR1 基因的表达产生了负
调控 ；另一方面也说明，在 NaCl 胁迫早期蔗糖合成
酶（sucrosesynthase，SS）、蔗糖磷酸合成酶（sucrose
phosphatesynthase，SPS）和蔗糖转化酶（invertase，
Ivr）等其他蔗糖代谢相关酶基因可能在蔗糖水平的
调节中发挥了更主要的作用。我们在前期的研究［13］
和本研究中都发现了盐碱地星星草根中 PtLIR1 基
因的高水平表达，这提示 PtLIR1 基因的表达对星
星草根适应盐碱地逆境的重要性，以及蔗糖在此过
程中可能执行的重要功能。综合文献内容和我们的
研究结果，将 PtLIR1 基因在星星草根逆境胁迫应答
中的可能发挥的作用总结如图 7 所示。为了深入了
解 PtLIR1 基因在盐胁迫应答中的作用，将通过进一
步的研究明确 PtLIR1 基因是否通过调节蔗糖水平
帮助星星草抵御盐胁迫逆境，以及可溶性糖是否对
PtLIR1 基因具有负调控作用。
3.0 PtLIR1 ਟⓦᙗ㌆ 3
2
1
0
ਟⓦᙗ㌆ਜ਼䟿mg·g-1 FW2.0PtLIR1สഐ㺘䗮≤ᒣ 1.0
0.0
0 6 12༴⨶ᰦ䰤h 24 480.51.52.5
图 6 NaCl 胁迫下星星草根中 PtLIR1 基因的表达与可溶性
糖含量的相关性
胁迫晚期（12-48 h），PtLIR1 基因的表达与可溶性
糖水平的变化趋势一致，但可溶性糖的水平低于胁
迫早期（0-12 h）（图 6）。结果表明，在 NaCl 胁迫
早期星星草根中可溶性糖的积累与 PtLIR1 基因的表
达水平负相关，这与拟南芥（Arabidopsis thaliana）
类光诱导蛋白 1 基因的表达受到可溶性糖抑制的研
究结果相一致［16］，星星草根中 PtLIR1 基因的表达
可能受到可溶性糖积累的负调控。但在胁迫晚期
（12-48 h），低于早期的可溶性糖水平与 PtLIR1 基因
的表达未呈现出负相关性。
3 讨论
盐胁迫是影响植物生长发育，导致农作物减产
的重要环境因子之一。植物具有一定的调节离子平
衡、渗透平衡以及氧化还原平衡的能力，可以在一
定程度上适应盐胁迫逆境。盐胁迫下可溶性糖和蔗
糖的积累是植物适应逆境胁迫的机制之一［17，18］。可
溶性糖是重要的小分子渗透调节物质，是合成其它
有机物质的碳架与能量来源。蔗糖可以作为渗透调
节物质调节渗透平衡，可以维持细胞膜的稳定性、
保护细胞内的分子结构，是植物生长发育的重要碳
源和能源，此外还具有信号功能，可以调节相关基
因的表达［18］。可溶性糖和蔗糖代谢水平常被用来衡
量逆境胁迫的程度以及植物对逆境胁迫的适应性。
类光诱导蛋白 1 基因 LIR1 与植物的抗逆性密切
相关，参与植物对盐胁迫、寒冷胁迫和病害胁迫的
应答［10-13］。该基因可能协助光合作用的进行或光合
作用产物的加工［14］。LIR1 基因在盐碱地星星草根
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.11172
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（责任编辑 李楠）
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图 7 PtLIR1 基因在星星草根逆境胁迫应答中的作用
4 结论
类光诱导蛋白 1 基因 PtLIR1 参与与星星草根
对盐胁迫的应答反应。在盐胁迫早期，星星草根中
PtLIR1 基因的表达水平与可溶性糖水平的变化趋势
相反，可溶性糖的积累与 PtLIR1 基因的表达呈现出
负相关性，但蔗糖却迅速积累，其他蔗糖代谢相关
基因可能在蔗糖水平的调节中发挥主要作用。在盐
胁迫晚期，星星草根中的 PtLIR1 基因响应盐胁迫上
调表达，蔗糖积累水平进一步上升，PtLIR1 基因的
表达水平与蔗糖水平的变化趋势一致，在盐胁迫晚
期 PtLIR1 基因可能是参与调节蔗糖水平的主要基因。
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