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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第1期
收稿日期 ：2013-07-19
基金项目 ：“973”计划前期研究专项（2012CB722204），新疆自治区青年自然科学基金项目（2012211B06）
作者简介 ：王艳，女，博士，副教授，研究方向 ：植物抗逆的生理生化与分子机制 ；E-mail ：wangyanxju@126.com
费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因 SfPR-1 的表达规律和
植物表达载体构建
王艳  陈西  周莲洁  杨中敏
（新疆大学生命科学与技术学院 新疆生物资源基因工程重点实验室，乌鲁木齐 830046）
摘 要 ： 采用 RT-PCR 技术探究盐生植物费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因 SfPR-1（GenBank 登录号 ：JQ670917）在不同发
育时期、组织部位、植物激素、非生物胁迫及生物胁迫处理下的表达规律，以揭示该基因在费尔干猪毛菜生长发育和逆境胁迫下
的作用。结果表明，不同组织（根、茎、叶）中，SfPR-1 在根中表达量最高，预示该基因可能在根防御中发挥主要作用 ；SfPR-1
在不同发育阶段（种子、种子萌发 20 d 幼苗、种子萌发 30 d 幼苗、种子萌发 40 d 幼苗）的表达特性显示，种子萌发 30 d 幼苗时，
其表达差异最显著，表明其可能在植株后期生长发育中具有重要作用 ；SfPR-1 对不同植物激素（水杨酸 SA、茉莉酸 JA、脱落酸
ABA、乙烯合成前体 ACC）均产生了响应，表明该基因在几条主要的抗病防御通路中均发挥作用。非生物胁迫（H2O2、盐、旱、冷）
都能够诱导 SfPR-1 基因的表达，其中对盐响应程度最高。以植源性意大利青霉（Penicillium italicum）进行生物胁迫时，SfPR-1 表
达呈持续上升趋势。以上结果表明费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因 SfPR-1 是生物与非生物逆境胁迫下均响应的基因，推测其在植
物抵御逆境胁迫中发挥重要作用。
关键词 ： 费尔干猪毛菜 SfPR-1 基因 RT-PCR 表达模式 植物表达载体构建
Expression Profiles of Pathogen-related Protein Gene（SfPR-1）from
Salsola ferganica and Construction of Plant Expression Vectors
Wang Yan Chen Xi Zhou Lianjie Yang Zhongmin
（Xinjiang Key Laboratory of Biological Resources and Genetic Engineering，College of Life Science and Technology，
Xinjiang University，Urumqi 830046）
Abstract:  To investigate the potential roles of SfPR-1 at different developmental stages, tissues, phytohormones treatment, different
abiotic stresses and biotic stress treatment, semi-quantitative RT-PCR method was employed to explore the expression profiles of pathogenesis-
related protein gene SfPR-1（GenBank accession number ：JQ670917）from halophytes Salsola ferganica. The results displayed that SfPR-1
gene was mainly expressed in root tissue with low expression in the stem and leaves, suggesting that the gene may play a major role in the root
defense. The expression characteristic of SfPR-1 at different developmental stages（seed, 20 d shoots after seed germination, 30 d shoots after
seed germination, 40 d shoots after seed germination）showed the highest level was in 30 d shoots after seed germination, indicating that may
play an important role in the plant late growth. The expression of SfPR-1 generated with the application of phytohormones including salicylic
acid（SA）, jasmonate（JA）, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate（ACC）, and abscisic acid（ABA）. This response can also be induced
by abiotic stresses including H2O2, salt, drought, cold, and biotic stresses such as Penicillium italicum infection. The transcript levels of SfPR-1
substantially increased during biotic stress during 48 h treatment. These results suggested that SfPR-1was a key gene to the biotic and abiotic
response and may play an important role in host plant defense and environmental stress.
Key words:  Salsola ferganica SfPR-1 gene RT-PCR Expression profiles Construction of plant expression vectors
植物往往暴露于各种各样的胁迫环境中，如
病原体和食草动物的侵袭、不利的光照、水分、温
度、营养或盐分胁迫。由于它们的固着生活方式，
因而必须建立一种快速高效的适应机制［1］。胁迫信
2014年第1期 117王艳等 ：费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因 SfPR-1 的表达规律和植物表达载体构建
号通常会导致植物体内合成一种或多种主要的次级
信号分子如茉莉酸酯 JAs［2-4］、乙烯 ET［5，6］、水杨
酸 SA［7］和过氧化氢 H2O2
［8］。植物通过这些激素介
导的信号转导网络促使大量防御相关基因表达引发
一系列生理代谢活动从而应对外界胁迫，而其中许
多基因在不同的信号通路中表达既有重叠也有差异，
因而植物在响应不同刺激胁迫时可能具有相同的信
号转导机制［9-11］。
病 程 相 关 蛋 白（Pathogenesis-Related proteins，
PRs）是植物受生物或非生物胁迫后诱导产生并积
累的一类蛋白质总称，是植物防卫体系的重要组成
部分，与过敏性坏死反应（Hypersensitive response，
HR）及系统获得性抗性（Systematic acquired resist-
ance，SAR）密切相关，它的诱导表达常作为 SAR 建
立的标志［12］。病程相关蛋白在植物产生系统抗性、
阻止病原物侵染、抵御疾病、响应外界压力以及适
应不良环境等方面发挥着重要作用，已成为近年来
抗性研究热点之一［13］。根据血清学和序列分析将植
物病程关蛋白 PRs 分为两个亚类［14］（酸性病程相关
蛋白和碱性病程相关蛋白）和 17 个基因家族成员［15］。
PR-1 作为病程相关蛋白的重要家族成员，自 1970
年首次发现以来，越来越多的试验表明 PR-1 蛋白是
PRs 蛋白家族中独特且保守的一类成员［16］。
尽管大多数 PR 蛋白表现出抗病原菌的生物活
性，然而有一些 PR 蛋白是受发育和植物特定组织
器官调控，另一些则受环境刺激因素如机械损伤或
冷胁迫等诱导表达。在拟南芥中过表达 5 种 PR 蛋
白显示，过表达 PR-1 的植株显示出了对活体营养型
和死体营养型两种病原菌的高水平抗性［17］，而分别
过表达 PR-2，3，4，5 的植株则与对照无显著性差
异，从苹果中分离获得的类似 PR-1 的基因在受欧文
氏菌感染或刺激剂诱导时也均未响应［18］，因而目前
对 PR-1 的生物学功能尚不明确［17］。
费尔干猪毛菜（Salsola ferganica）属 C4 藜科双
子叶一年生草本盐生植物，生长于中亚荒漠地区，
是适应盐碱生境为数不多的先锋植物之一，作为盐
碱地的“生物脱盐器”，它可以在收获时将盐带走，
降低土壤含盐量，具有重要的经济和生态价值［19］。
课题组前期结合抑制差减杂交［20］和 RACE 技术［21］
克隆获得了费尔干猪毛菜盐响应病程相关蛋白基因
SfPR-1（GenBank 登录号 ：JQ670917），本试验拟通
过半定量 RT-PCR 技术探究该基因在不同组织部位、
发育时期、植物激素、不同非生物胁迫和生物胁迫
下的表达模式，同时构建该基因的植物过表达载体
和亚细胞定位载体，将对阐述 SfPR-1 的生物学功能
和作用机制奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植 物 材 料 费 尔 干 猪 毛 菜 种 子（Salsola
ferganica Drob.）采自新疆 103 团通古特沙漠，种子
播翅后经 0.1% 升汞表面消毒 8 min，灭菌水反复冲
洗 5-6 遍后，于 MS 培养基中萌发生长。平均培养
温度 25℃，光照时间 16 h/ d，相对湿度 40%。除不
同发育时期外，其他胁迫材料均取自生长 20 d 左右
的费尔干猪毛菜，以互生叶前四节茎叶作为总 RNA
提取的材料。
1.1.2 主要试剂和仪器 大肠杆菌（Escherichia coli）
DH5α 感受态细胞购于北京全式金生物技术有限公
司 ；植物总 RNA 提取试剂盒 RNAprep pure、RNA-
Free DNase I 和 DNA 回收试剂盒购自 TIANGEN 公司；
M-MLV 逆转录酶、Ex Taq DNA 聚合酶、dNTP、限制
性内切酶 BamH I、Pst I、Nco I、Xoh I 和 DL15 000+
2 000 DNA Marker 购 自 TaKaRa 公 司 ；茉 莉 酸 JA、
水 杨 酸 SA、 脱 落 酸 ABA 和 卡 那 霉 素 购 自 Sigma-
Aldrich 公司 ；乙烯合成前体 ACC 购自 Calbiochem
公司 ；PCR 引物由上海生工生物工程技术服务有限
公司合成。试验使用的仪器有 PCR 扩增仪、电泳仪、
凝胶成像系统、台式离心机、超净工作台等。DNA
序列测定委托华大有限公司北京分公司完成。
1.2 方法
1.2.1 植物材料的处理 将无菌培养 20 d 的费尔
干猪毛菜幼苗移至含有终浓度为 500 μmol/L SA、50
μmol/L ABA、50 μmol/L ACC、100 μmol/L JA 和 600
mmol/L NaCl 的 MS 固 体 培 养 基 上 进 行 胁 迫 处 理 ；
200 μmol/L H2O2 则通过喷洒方式对植株胁迫并以只
喷洒蒸馏水的植株作为对照，以上胁迫分别在 1 h、
6 h、24 h 取茎叶混合样品。将无菌苗置于 4℃进行
1 d、3 d 低温胁迫处理 ；将植株移到滤纸上作为干
旱处理，胁迫 1 h、6 h 取茎叶混合样品。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第1期118
用植源性真菌意大利青霉（Penicillium italicum）
作为病原体，在马铃薯液体培养基中培养 48 h 后，
喷洒在植物叶片边缘，处理时间分别为 6 h、24 h、
48 h，以只喷洒培养基的植株作为对照。
不同发育时期及不同组织部位的植株均以在相
同培养条件下的无菌苗为材料，植物种子去翅。以
上试验样品取 0.1 g 左右用锡箔纸包好后液氮速冻，
存于 -80℃冰箱用于总 RNA 的提取。每个取样点设
3 个技术重复，试验共设 3 次生物学重复。
1.2.2 总 RNA 的提取与第一链 cDNA 的合成 按照
天根生化科技有限公司植物组织试剂盒（RNAprep
pure Tissue Kit）的操作说明并结合该公司的 RNA-
Free DNase I 试 剂 提 取 植 物 总 RNA，RNA 的 浓 度
和 纯 度 用 Nano DropTM 分 光 光 度 计 和 琼 脂 糖 凝 胶
电泳进行检测。根据 TaKaRa 公司 M-MLV Reverse
Transcriptase 反转录的要求合成 cDNA 第一链（所有
样品起始总 RNA 均为 1 μg）。
1.2.3 半 定 量 RT-PCR 分 析 SfPR-1 基 因 的 表 达 模
式 针对 SfPR-1 设计特异引物 SfPR-1P1（5-ATGG-
CTTTATCAAAAAAGT-3）和 SfPR-1 P2（5- TTAGT-
AAGGTTTTTGGCCA -3），内参采用费尔干猪毛菜 β-
actin（上游引物 β-actin P1 ：5-AAGATCTGGCACCA-
CACCTTC-3 ；下游引物 β-actin P2 ：5-CACACCAT-
CACCAGAATCGA- 3）。 以 盐 胁 迫 下 处 理 24 h 的
cDNA 为 模 板 对 β-actin 基 因 和 SfPR-1 基 因 进 行 不
同循环数的 PCR 扩增，确定适宜的循环数。采用
20 μL 扩增体系 ：上下游引物（10 U/μL）各 0.5 μL，
dNTP（2.5 mmol/μL）2 μL， 模 板 cDNA 1 μL，Taq
DNA 聚合酶（5 U/μL）0.5 μL，10×buffer（含 Mg2+）
2 μL，ddH2O 17 μL。 扩 增 程 序 为 ：95 ℃ 预 变 性 3
min ；95℃ 30 s，55℃ 40 s，72℃ 40 s，循环次数依
次为 23、26、28、30、33 和 36 个循环 ；72℃延伸
7 min，分别取 6 μL 扩增产物于 1％琼脂糖凝胶电泳
进行检测，选择 SfPR-1 和内参基因 β-actin 半定量
RT-PCR 处于对数期的循环数。
以各时期、各处理总 RNA 合成的 cDNA 为模
板进行费尔干猪毛菜 SfPR-1 基因的半定量 RT-PCR
表达模式分析。所用引物同上，通过调整内参基
因 β-actin 的亮度确定半定量 RT-PCR 各处理模板的
cDNA 用量。2 0 μL 反应体系中包括 ：经内参调整适
宜 体 积 的 cDNA 模 板，10×buffer（ 含 Mg2+）2 μL，
dNTP 2 μL，SfPR-1 P1 0.3 μL，SfPR-1 P2 0.3 μL，
Taq DNA polymerase 0.3 μL，ddH2O 补 齐 至 20 μL，
反应程序为 ：95℃预变性 3 min ；95℃ 30 s，55℃
40 s，72℃ 40 s，共 30 个循环 ；72℃延伸 7 min，扩
增产物于 1.5% 琼脂糖凝胶电泳进行检测，溴化乙锭
染色，凝胶成像系统进行成像。
用相关半定量软件 Quantity one 图像系统分析
半定量结果中各条带的灰度得出灰度值，再用 Excel
软件求出目的基因条带灰度与内参基因灰度之间的
比值。
1.2.4 植物表达载体的构建 用 BamH I 和 Pst I 双
酶切含有这两个酶切位点的 SfPR-1 PCR 产物，将回
收的酶切产物与经相同内切酶回收的植物表达载体
pCAMIA1301-1 连接，使其上游连有花椰菜花叶病毒
35S 启动子，下游连有 NOS 终止子，构建成植物表
达载体 pCAMIA1301-1- SfPR-1，连接产物转化大肠
杆菌感受态细胞 DH5α，在含有 Kan（50 mg/L）的
LB 培养基上进行筛选，挑取单菌落提取质粒，进行
BamH I 和 Pst I 双酶切鉴定。
为 使 SfPR-1 基 因 融 合 于 GFP 的 N 端， 在
SfPR-1 基因上下游引物中分别添加了 Nco I 酶切位
点（下游引物去除密码子）。PCR 产物用 Nco I 酶切后，
连接到以相同酶切含有 GFP 基因的 pCAMBIA1302
载体上，构建成 SfPR-1 目的基因 C 端连有 mGFP 的
融 合 表 达 载 体 pCAMBIA1302- SfPR-1-mGFP。 连 接
产物的转化和筛选同上，挑取单菌落提取质粒，进
行 Nco I 酶 切 鉴 定， 同 时 再 以 Noc I 和 Xoh I 对 重
组 质 粒 pCAMIBA1302-SfPR-1-mGFP 进 行 双 酶 切，
鉴定正向插入的克隆。以上酶切正确的克隆送华
大有限公司北京分公司进行测序。采用冻融法将
pCAMIA1301-1- SfPR-1 导入农杆菌 EHAl05，为后续
花序侵染拟南芥奠定基础。
2 结果
2.1 SfPR-1基因在不同组织和发育时期的表达特性
SfPR-1 在不同组织根、茎、叶中均有表达，其
中根中的表达量最高（图 1）。以不同发育时期的植
株为研究对象，分析 SfPR-1 是否参与植株的发育过
程。图 1 显示，该基因在种子中表达量最低，萌发
2014年第1期 119王艳等 ：费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因 SfPR-1 的表达规律和植物表达载体构建
20 d 表达量虽有上升但与种子中的表达量并未有显
著差异 ；当植株生长约 30 d 时，SfPR-1 基因表达量
出现急剧增加，而当植株长至 40 d 时，其表达又急
剧下降。
1.5
0.5⴨ሩ
㺘䗮
䟿
0.0 ਦ 㤾 ṩ
1.0
1.5
0.5⴨ሩ
㺘䗮
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0.0
种子 20 4030ᰦ䰤d㓴㓷
н਼㓴㓷
SfPR-1
β-Actin
ਦ 㤾 ṩ 种子 20 30 40 d
н਼ਁ㛢ᰦᵏ
㓴㓷 ਁ㛢ᰦᵏ
1.0
2.2 SfPR-1在植物激素处理下的表达模式
图 2 显示，病程相关蛋白 SfPR-1 对 4 种植物激
素处理均能产生一定程度的响应。50 μmol/L ABA 处
理时，呈现早期（1 h）响应后下调再上升的趋势，
在 24 h 时表达量达到最高 ；SfPR-1 对 ACC 和 JA 的
响应都在 6 h 出现最大值，后期胁迫过程中表达量
有所下降但仍高于对照。在所有激素胁迫处理中，
只有 SfPR-1 对 SA 响应呈现逐渐上升的趋势，且在
24 h 时表达量最高。
2.3 SfPR-1在非生物胁迫下的表达模式
对费尔干猪毛菜进行了 4 种非生物胁迫，图 3
显示，其中 SfPR-1 对盐的响应最为强烈。尽管其他
3 种胁迫下 SfPR-1 的响应强度非常近似，但表达模
式有所不同。干旱胁迫时 SfPR-1 呈现持续上调表达；
冷胁迫 1 d 时该基因响应程度达到最大并在处理 3 d
时下降到正常水平，与之相似的是在 H2O2 胁迫下，
SfPR-1 呈现早期响应，在 1 h 时与对照组出现显著
差异，随后一直处于正常表达水平。
2.4 SfPR-1在生物胁迫下的表达模式
生物胁迫处理下，SfPR-1 的表达呈持续上升的
模式，48 h 表达量最高（图 4）。
图 1 SfPR-1 在不同组织和发育时期的表达规律
2.5 植物表达载体pCAMBIA1301 -1 -SfPR -1和
pCAMBIA1302-SfPR-mGFP的构建
将 SfPR-1 构建至植物表达载体 pCAMBIA1301-1
中，酶切鉴定片段大小正确（图 5），构建成植物
表达载体 pCAMBIA1301-1-SfPR-1（图 6-A），经测
序 SfPR-1 读码框正确。通过设计特异性引物扩增
SfPR-1 基因，使其融合于 GFP 的 N 端构建成融合表
达载体 pCAMBIA1302-SfPR-1-mGFP（图 6-B），酶切
鉴定片段大小正确。为进一步确定目的基因连接方
向的正确性，采用限制性内切酶 Xoh I 和 Noc I 切出
了与预计大小一致的目的片段（图 5）。
3 讨论
SAR 在植物防御外来病原生物入侵中起着关
键作用，其中主要通过 PRs 和植保素完成。在各种
PRs 中，主要存在于植物组织细胞间隙的 PR-1 功能
尤为突出，因而常常把它作为 SAR 中重要的标志分
子［22，23］。
SfPR-1 是从藜科猪毛菜属盐生植物费尔干猪毛
菜中分离得到的盐响应病程相关蛋白基因［21］。根据
SfPR-1 的组织表达特异性，其在根中的表达量最高。
由于根与病原体数量最多的土壤接触最为密切，推
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第1期120
测 SfPR-1 蛋白在根的防御中发挥重要作用。而在不
同发育时期 SfPR-1 表达量并无明显变化，主要在中
后期（种子萌发 30 d）时有急剧增加，有文献报道
病程相关蛋白可能通过酶促反应产生信号分子，在
植物形态发育中起内源激发子的作用［24］，表明该基
因可能与植株发育相关。
费尔干猪毛菜 SfPR-1 在不同植物激素、不同非
生物胁迫和生物胁迫下的表达模式可归为 4 类。在
冷、H2O2 胁迫下，SfPR-1 表达呈现早期显著响应的
趋势，分别在处理早期 1 d 和 1 h 时表达量最高，随
着处理时间的延长，其表达量逐渐下降到正常水平。
而 ACC、JA 及 NaCl 处理下 SfPR-1 在 1-6 h 内表达
量持续升高并达到最大值，当胁迫到 24 h 时，SfPR-
1 表达量有所下降但仍高于对照组。第 3 种模式是
随着胁迫时间的延长 SfPR-1 表达量逐步升高，这种
模式出现在 SfPR-1 对旱、SA 和真菌的胁迫响应中，
三者分别在 6 h、24 h 和 48 h 达到最大值。所有胁
迫处理中只有 ABA 组中表现为早期（1 h）响应后
下调再上升的趋势，6 h 虽表达量较低但仍显著高于
对照组，并在 24 h 时达到最高峰。
SA、JA、ACC、ABA 和 H2O2 能够诱导植物防
御和胁迫相关基因的表达，在植物系统获得性抗性
SAR 和非生物胁迫中发挥着重要作用［25］。水杨酸
SA 是广泛存在于植物体内的一种简单酚类物质，作
为植物抗病反应的重要信号分子，激活植物抗逆反
应相关的防御机制，在植物信号传导中起着关键作
用［26，27］，因此被广泛地应用于植物抗性研究。茉莉
酸类物质 JAs 是与抗性密切相关的植物生长类物质，
它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、
干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应［28］。当植
物受到伤害时，植物体内茉莉酸及其衍生物的含量
显著增加，进而诱导一系列与抗逆有关的基因表达。
ABA 与 JA 往往具有相似的结构，它们的生理作用
也很相似，之间存在协同或者拮抗作用［29］。SfPR-1
1.5
B
A
0.5⴨ሩ
㺘䗮
䟿
0.0
1.0
1.5
0.5⴨ሩ
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0.0
0 1 2460 1 246
ᰦ䰤d
JA
SfPR-1
β-Actin
0 1 6 24
ACC
JA
0 1 6 24
ACC
0 1 6 24
ABA
0 1 6 24 h
SA
1.0
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㺘䗮
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0 1 246ᰦ䰤h
ᰦ䰤h
ABA
2
1.5
0.5⴨ሩ
㺘䗮
䟿
0.0
0 1 246
ᰦ䰤d
SA
1.0
图 2 SfPR-1 在不同激素处理及不同处理时间下的表达规律
2014年第1期 121王艳等 ：费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因 SfPR-1 的表达规律和植物表达载体构建
在以上植物激素胁迫响应中，基因表达均发生显著
增高，提示 SfPR-1 参与多种激素介导的植物抗病抗
逆过程。H2O2 是氧化胁迫下产生的一种活性氧物质。
植物受到逆境或者伤害时会引起体内 H2O2 浓度的升
高，从而调节 PRs 等防御相关基因表达，直接杀死
入侵病原体或导致生理生化的改变做出植物的早期
防御反应［30-32］。本试验中 SfPR-1 受 H2O2 早期诱导
表达，说明该基因属于 H2O2 介导的下游响应基因。
植物通过 SA、JA、ACC 和 H2O2 介导的防御信
号通路以响应食草动物和病原体的伤害［33，34］，这些
通路彼此相互联系，能够以协同或相反的方式发挥
图 3 SfPR-1 在不同非生物胁迫处理及不同处理时间下的表达规律
图 4 SfPR-1 在生物胁迫处理不同时间下的表达规律
1.5
B
A
0.5⴨ሩ
㺘䗮
䟿
0.0
1.0
1.5
2.0
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⴨ሩ
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䟿
0.0
0 1 30 1 6
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ᰡ
SfPR-1
β-Actin
0 1 6 h
ߧ
ᰡ
0 1 3 d h
ߧ
0 1 6 24
H2O2
0 1 6 24 h
NaCl
1.0
3
1⴨ሩ
㺘䗮
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0
0 1 246ᰦ䰤h
ᰦ䰤h
H2O2
2
1.5
2.0
0.5
⴨ሩ
㺘䗮
䟿
0.0
0 1 246
ᰦ䰤d
NaCl
1.0
M ：DL15 000+2 000 marker ；1 ：重组质粒 pCAMBIA1301-SfPR-1 ；2 ：BamH
I 和 Pst I 酶 切 pCAMIBA1301-SfPR-1 ；3 ：重 组 质 粒 pCAMIBA1302-SfPR-1-
mGFP ；4 ：Noc I 酶切 pCAMIBA1302-SfPR-1-mGFP ；5 ：Noc I 和 Xoh I 酶切
pCAMIBA1302-SfPR-1-mGFP
图 5 SfPR-1 植物表达载体的酶切鉴定
1.5
B
A
0.5⴨ሩ
㺘䗮
䟿
0.0
1.0
0 1 6 48
ⵏ㧼
SfPR-1
β-Actin
0 1 6 48 h
ᰦ䰤h
15000
bp
M 1 2 3 4 5
10000
7500
5000
2500
2000
1000750
500
250
100
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第1期122
作用［35］。在一些关键信号结点（如 PR-1 等），可以
通过信号通路优先利用最有效的系统对侵袭者进行
防御［36］。除此之外，防御途径还与脱落酸 ABA、生
长素等信号通路相互联系共同作用以加强防御反应
的范围和效果［37］。
SfPR-1 在植源性真菌意大利青霉的胁迫下，表
达量表现为持续上升并在胁迫后期（48 h）达到最
大值，该结果直接证明了 SfPR-1 能够响应病原体侵
袭，推测其在抗病过程中发挥着重要作用。
多数 PR 基因在植物受到病原体感染和昆虫啃
食时表达会发生改变且在转基因植物中显示出对病
原体的抗性［38］，部分 PR-1 表现出不明确的受发育
和环境的调控的生物学功能［15］，如叶片衰老、花粉
成熟及冷、渗透和光胁迫［39-41］。除此之外，近年来
报道 PR-1，PR-2 和 PR-5 蛋白在过冬单子叶植物中
大量合成表现出一定的抗冻活性［39，42］，有些 PR 基
因甚至能在植物离体组织中持续表达［43］。且高盐胁
迫也会影响拟南芥 PR-1，PR-2 和 PR-3 的表达，但
转基因拟南芥中仅过表达 PR-3 的植株在种子萌发
阶段表现出对盐的抗性［44］。本研究结果显示 SfPR-1
在不同非生物胁迫如盐、旱、和冷处理下均被诱导
表达，推测可能是由于外界刺激使植物内源激素积
累从而引起了 PR 蛋白转录本的积累。
以上结果提示 SfPR-1 可能处于费尔干猪毛菜体
内防御信号的结点位置，这种不同信号分子间的交
叉和各个网络间的彼此联系，有助于植物更好地响
应和调节各种不利胁迫条件［45，46］，暗示其在植物抵
御生物和非生物胁迫过程中发挥重要作用。
目前尚无有关盐生植物费尔干猪毛菜病程相关
蛋白基因的详细报道，本课题组对 SfPR-1 基因在不
同组织、发育时期及植物激素、不同非生物胁迫和
生物胁迫下的表达规律进行研究，根据试验结果，
推测费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因 SfPR-1 是生物
胁迫与非生物胁迫下交叉响应的基因，但其如何在
逆境下发挥作用还有待于进一步深入研究。SfPR-1
植物表达载体的构建为该基因的生物学功能鉴定奠
定了基础，以上研究不仅对解析盐生植物费尔干猪
毛菜耐盐机理和阐明植物适应其他生物逆境的机制
有重要作用，也将为培育同时具有抗盐和抗病作物
提供重要的候选基因。
4 结论
盐 生 植 物 费 尔 干 猪 毛 菜 病 程 相 关 蛋 白 基 因
sfPR-1 在种子萌发 30 d 的幼苗中表达量增加 ；不
同组织部位中根的表达量最大 ；该基因对防御信号
通路中的几种主要激素和非生物胁迫及生物胁迫均
响应。盐生植物费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因
sfPR-1 是生物胁迫与非生物胁迫下交叉响应的基因。
参 考 文 献
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A
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35S-proSfPR-1
35S-polyA
T-left
B
HPTII 35S-pro NOS-polyA
Nco I Nco I
35S-promGFP+SfPR-1
T-right
图 6 SfPR-1 植物表达载体 pCAMBIA1301-SfPR-1（A）和 pCAMIBA1302-SfPR-1-mGFP（B）构建示意图
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（责任编辑 李楠）