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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第11期
甘蔗是制糖的主要原料，是我国最重要的糖料
作物，也是极具潜力的生物质能源作物［1］，甘蔗宿
收稿日期 ： 2014-03-27
基金项目 ：国家”863”计划课题（2013AA102604），国家自然科学基金项目（31360293），国家国际合作项目（2013DFA31600），广西科
技合作与交流计划项目（桂科合 1347004-2），广西自然科学基金创新团队项目（2011GXNSFF018002），广西自然科学基金项目
（2012GXNSFDA053011）
作者简介 ：谢晓娜，女，博士研究生，研究方向 ：作物栽培及生理基础 ；E-mail ：xiaonaxie@163.com
通讯作者 ：杨丽涛，教授，研究方向 ：甘蔗生理生化及分子生物学，E-mail ：liyr@gxu.edu.cn ；李杨瑞，教授，研究方向 ：甘蔗，
E-mail ：liyr@gxaas.net
甘蔗类异黄酮还原酶（IRL）基因的克隆与表达分析
谢晓娜1  张小秋1  邵敏1  朱惠1  杨丽涛1，2  李杨瑞1，2
（1.. 广西大学农学院 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，南宁 530004 ；2. 中国农业科学院甘蔗研究中心 广西农业科院农业
部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室 广西甘蔗遗传改良重点实验室，南宁 530007）
摘 要 ： 采用 RT-PCR 技术从甘蔗中克隆 SoIRL 基因，用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析，利用荧光定量
PCR 技术研究 SoIRL 基因在甘蔗不同组织和不同胁迫条件下的表达特性。结果表明，克隆获得甘蔗 SoIRL，GenBank 登录号为
KF808324。该 cDNA 全长 1 169 bp，含有 1 个 927 bp 的完整开放阅读框（ORF），编码 309 个氨基酸。系统进化树分析显示，甘蔗
SoIRL 与玉米的 IRL 蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR 分析表明 SoIRL 在甘蔗根、茎、叶中均有表达 ；在 RSD 病菌及低温（4℃）、聚
乙二醇（PEG）、NaCl 和 脱落酸（ABA）4 种非生物胁迫下均被诱导表达，但表达模式不同。说明该基因可能参与甘蔗应答 RSD 过程，
并可能在非生物胁迫中也发挥了作用。
关键词 ： 甘蔗 类异黄酮还原酶 基因克隆 表达分析
Cloning and Expression Analysis of Sugarcane Isoflavone Reductase-
like（IRL）Gene
Xie Xiaona1 Zhang Xiaoqiu1 Shao Min1 Zhu Hui1 Yang Litao1，2 Li Yangrui1，2
（1. College of Agriculture，Guangxi University，State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources，
Nanning 530004 ；2. Sugarcane Research Center，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and
Genetic Improvement（Guangxi），Ministry of Agriculture，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Guangxi Key Laboratory of Sugarcane
Genetic Improvement，Nanning 530007）
Abstract: The SoIRL gene cDNA sequence was cloned from sugarcane variety GT11 using RT-PCR techniques. The bioinformatics
methods were used to analyze the putative amino acid sequence, and Real-time PCR method was used to study the expression of SoIRL gene in
different tissues and under different stresses. The results showed that the full-length cDNA of SoIRL（GenBank accession number ：KF808324）
in sugarcane was cloned. The sequence consists of 1 167 bp with an intact open reading frame of 927 bp, encoding a polypeptide of 303 amino
acids. Phylogenetic tree analysis indicated that SoIRL was highlg closely related to IRL of Zea mays. Real-time PCR results showed that the
SoIRL expressed in root, stalk and leaf. Furthermore, SoIRL transcription level was induced under the treatment of the bacterial of ratoon
stuning diaease, low temperature, PEG, NaCl and ABA stresses, but the expression patterns were different. Gene SoIRL was firstly isolated and
characterized from sugarcane（GT11）, which may participate in sugarcane resistance to RSD, and also play a role in the sugarcane resistance
to chilling, drought and salt stress environments.
Key words: Sugarcane SoIRL Gene cloning Expression analysis
根矮化病（Ratoon stuning disease，RSD）是甘蔗生
产中最为严重的细菌病害之一，常导致感病品种新
2014年第11期 131谢晓娜等：甘蔗类异黄酮还原酶（IRL）基因的克隆与表达分析
植蔗减产 10%-15%，宿根蔗减产 20%-25%，在干
旱的情况下感病品种的宿根蔗产量损失可达 60% 以
上［2］，目前有关甘蔗与 RSD 病原菌互作的分子机制
研究不多。类异黄酮还原酶（IRL），是合成木质素
和异黄酮等植物次生代谢产物的一类关键酶［3，4］，
而木质素、类黄酮和生物碱等次生代谢产物［5］，在
植物的生长发育、色素形成、抗毒素的产生等方面
都具有重要的作用。自 1991 年首次从豆科植物克隆
得到异黄酮还原酶基因以来，陆续从拟南芥［6］、烟
草［7］、葡萄［8］、马铃薯［9］、金荞麦［10］、苦荞［11］、
银杏［12］等多种植物中克隆得到 IRL 基因。目前，
对编码甘蔗类异黄酮还原酶基因的研究还未见报道，
对于异黄酮还原酶基因与植物抗逆性之间的机理研
究也未见报道。本研究利用差异蛋白质组学技术和
MALDI-TOF/TOF 技术，鉴定出类异黄酮还原酶蛋白，
并通过 RT-PCR 克隆甘蔗 SoIRL 基因 ；分析 SoIRL 基
因的相关结构域、序列特征及细胞定位，研究 SoIRL
基因在甘蔗不同部位及不同逆境下的表达模式，为
甘蔗的抗逆尤其是抗病育种提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
材料处理与取样 ：试验于 2011 年 3 月至 2013
年 12 月在广西大学农学院甘蔗智能温室大棚及广西
大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验
室完成。
将 PCR 检 测 后 没 有 宿 根 矮 化 病 的 甘 蔗 品 种
GT11 砍成单芽种茎，50℃ 2 h 温汤脱菌后，凉至室
温。一部分用 Lxx 菌液浸种，一部分用清水浸种作
为对照。将处理后的甘蔗品种的单芽种茎进行桶栽
土培。混合土为（土∶有机肥∶沙 =7∶2∶1，W/W），
并把桶移至智能温室大棚，按照日常管理。待甘蔗
长至 90、120、150、180 d 时分别取蔗茎基部 2-3 节；
取不做任何处理的生长健壮，长势一致的甘蔗单芽
种茎种植在细沙中，当苗长出 2-3 叶时，转移到营
养杯（沙∶土 =1∶1）中培养。待苗长到 7-8 片真叶时，
取长势一致的植株，分为 4 组，进行如下处理，一
组用 15% 的 PEG 进行浇灌处理 ；一组 4℃低温处理
（白昼 16 h/8 h，湿度 65%）；另外两组分别用 100
mmol/L 的 NaCl 和 100 μmol/L 的 ABA 进行喷洒叶面
处理。在处理后分别于 0、3、6、12、24 和 48 h 取
样 ；另取不做任何处理的健康甘蔗根、茎、叶样品。
各处理取样后用液氮速冻，置于 -80℃保存备用。
1.2 方法
1.2.1 双向电泳 RSD 菌液浸种为处理，ddH2O 浸
种为对照，以 TCA-丙酮法提取对照与处理蔗汁蛋白
质，进行双向电泳，利用 BioRad 2-D 分析软件找出
差异蛋白点，质谱鉴定，登录 NCBI 数据库，对质
谱鉴定结果进行分析。
1.2.2 总 RNA 的提取及 cDNA 的合成 用 Trizol 试
剂提取总 RNA（北京康为世纪公司），RNA 浓度测
定后，将 RNA 稀释至同一浓度保存待用。应用 M-MLV
反转录试剂盒（TaKaRa）将纯化的总 RNA 反转录
成第一链 cDNA，逆转录加尾引物为 Oligo（dT）18 ：
5-GGCCACGCGTCGACTAGTAC（T）18-3， 具 体 操
作步骤参照说明书进行。
1.2.3 SoIRL 基 因 的 克 隆 与 生 物 信 息 学 分 析 以
质 谱 鉴 定 的 IRL 蛋 白 氨 基 酸 序 列 为 参 照， 登 录
NCBI 进行搜索，选取同源性较高的植物核苷酸序
列，运用 Primer 软件设计该基因上游引物 IRL1 ：
5-ATGGCGTCGGAGAAGAGCAA-3，下游引物使用
逆转录加尾引物 3side ：5-GGCCACGCGTCGACTAG-
TAC-3。SoIRL 基因的克隆参照 Dream Taq DNA 聚合
酶的反应体系及程序，PCR 产物经 1.0% 的琼脂糖电
泳检测，回收纯化目的条带，用 pMD18-T 连接，挑
取阳性克隆，PCR 检测后，送去上海生工生物工程
公司测序。
用软件 BioXM2.6 预 测 SoIRL 氨 基 酸 序 列 ；
用 Protparam 分析蛋白质理化性质 ；用 TMpred 分析
分析 SoIRL 蛋白的跨膜结构 ；用 ExPASy Proteomics
Server 软件预测基因的亲疏水性 ；用 SOPMA 软件预
测基因的二级结构分析 ；用 Motif Scan 软件对 SoIRL
的功能结构域进行预测 ；采用 MEGA 4 软件构建甘
蔗 SoIRL 氨基酸序列与其它物种的进化树。
1.2.4 SoIRL 基因的实时荧光定量表达分析 根据获
得的 SoIRL 基因序列设计 Real-time PCR 特异性引物
IRL-F ：5-GAGAAGAAGACCGGCAAGAC-3，IRL-R ：
5-GATCGCCAGGATGATATTCAG-3；以 甘蔗 GAPDH
基因（登录号为 EF189713）为内参，并设计内参
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第11期132
引 物 GAPDH-F ：5-AAGGGTGGTGCCAAGAAGG-3，
GAPDH-R ：5-CAAGGGGAGCAAGGCAGTT-3。试验
在罗氏 480（LC480）荧光定量 PCR 仪上进行，反
应总体积为 25 μL，反应体系及程序参照 TaKaRa
SYBR Premix Ex TaqTM Ⅱ说明书。按照 2-ΔΔCT 法计
算基因的相对表达量。
2 结果
2.1 RSD胁迫下甘蔗蔗汁差异蛋白质双向电泳分析
以甘蔗为材料，提取健康与感染 RSD 的甘蔗
蔗汁蛋白，对蛋白质进行等点聚焦和 SDS-PAGE 电
泳分离，利用 BioRad 2-D 软件进行分析，其中蛋白
点 12 在 RSD 病原菌胁迫下调表达，被 MALDI-TOF-
TOF/MS 鉴定为 IRL 基因（图 1）。
酸（图 3）。
2.3 SoIRL基因生物信息学分析
用在线软件 http ：//www.expasy.org/tools/protpara
m.htm 分析 SoIRL 的理化性质，显示该基因所编码
的氨基酸序列等电点为 5.17，蛋白质分子量大小
为 33.00 kD。在氨基酸序列组成中，一些氨基酸如
Ala、Leu、Val、Gly 出现频率较高，分别占 11.7%、
9.4%、9.1% 和 9.1%， 而 一 些 氨 基 酸 如 Trp、Met、
His 出现频率则较低，只占 0.3%、1.0%、1.3% 和 1.9%，
而 Sec、Cys 在氨基酸序列中则没有出现。该蛋白质
的分子式为 C1486H2365N387O453S3，原子总数为 4 694，
消光系数为 23 380，不稳定系数为 30.18，是稳定
蛋白 ；脂肪系数为 97.25，总平均亲水性为 -0.026，
该 蛋 白 为 亲 水 蛋 白。SOSUI signal 软 件 预 测 显 示
SoIRL N 端 1-24 含一个序列长 24 个氨基酸的信号
肽（MASEKSKILVVGGTGYLGRHVVAA）。TMpred
软件预测含有 7 个跨膜螺旋区，3 个区为由内向外
跨膜，分别分布在 15-36、150-169 和 259-277 区域；
4 个区为由外向内跨膜，位置分别在 8-24、7-191、
150-168 和 258-274。氨基酸疏水性最小值为 -2.544，
最大值为 2.478。二级结构预测显示，α-螺旋 122 个，
占 39.48%，延伸链 54 个，占 17.48%；β-转角 22 个，
占 7.12% ；无 规 则 卷 曲 111 个， 占 35.92%， 可 见
SoIRL 蛋白的二级结构主要是 α-螺旋和无规则卷曲
组成。该基因含有 16 个磷酸化位点，Ser 4 个、Thr
4 个和 Tyr 4 个，转录后修饰位点的存在，说明转录
后修饰对功能性蛋白 SoIRL 具有重要的作用。
蛋白质功能结构域分析显示含有一个环腺苷酸
磷酸化位点为 138-141 ；3 个蛋白激酶 C 磷酸化位点
分别为 3-5、25-27、235-237 ；5 个酪蛋白激酶Ⅱ磷
酸化位点分别为 52-55、223-226、229-232、277-
A B
A
0
1
2⴨ሩփ〟 34C
B
A ：对照 ；B ：处理 ；C ：SoIRL 蛋白相对表达量
图 1 甘蔗低温胁迫 SoIRL 蛋白的差异表达
2.2 SoIRL基因的克隆
以 cDNA 为模板，IRL1 和 3side 为上下游引物
进行 PCR 扩增，琼脂糖电泳（图 2）检测得到一条
1 200 bp 左右的 DNA 条带，对目的条带进行回收纯
化，连接 T 载体，转化 DH5α，蓝白斑筛选后，测
序得到一个 1 169 bp 的序列。该基因命名为 SoIRL，
NCBI 登录号为 KF808324。BioXM2.6 软件分析显示
该基因包含启动子 ATG 和终止子 TGA，开放阅读框
（open read frame，ORF）为 927 bp，编码 309 个氨基
2000
bp
M 1
1169
bp
1000
500
M ：DL2000 marker ；1 ：cDNA
图 2 甘蔗 SoIRL 的扩增
2014年第11期 133谢晓娜等：甘蔗类异黄酮还原酶（IRL）基因的克隆与表达分析
280 和 299-302 ；序列 132-137、145-150、165-170、
286-291 为 N-肉豆蔻酰化位点 ；210-213 为 N-糖基
化位点 ；122-129 为依赖于 cAMP-cGMP 蛋白激酶磷
酸化位点 ；9-29、10-23 为 NAD 辅酶结合位点 ；两
个 NmrA（氮代谢抑制调节剂）保守结构域（8-300）。
这说明 SoIRL 很可能为短链脱氢酶家族（SDR）的
成员。在 NCBI 在线软件分析 SoIRL 极可能为 SDR
大家族中 PCBER 家族的一员。
1141
1081
1021
961
901
841
781
721
661
601
541
481
421
361
301
241
181
121
61
1
图 3 SoIRL 编码区核苷酸序列及推导的氨基酸序列
甘蔗 SoIRL 的氨基酸序列与其它作物 IRL 编码
的氨基酸序列多重比对分析（图 4）发现，它们之
间有较高的同源性，但也有明显碱基上的差异。通
过构建甘蔗和其它植物的 IRL 进化树（图 5），发现
甘蔗的 SoIRL 与高粱、玉米、禾草聚为一大类，与
玉米的同源性最高为 99%。从进化树上看，相同科
或类群的植物聚为一类，但不同植物间 IRL 间也存
在很高的同源性，这也可推测其在进化过程中是相
当保守的。
2.4 SoIRL基因的表达量分析
提取甘蔗不同组织的 RNA，以甘蔗 GAPDH 基
因为内参，进行实时荧光定量 PCR 分析，结果（图
6）表明 SoIRL 在甘蔗的根、茎、叶中都有表达，为
组成型表达，SoIRL 基因在 +1、+3、+5 叶（最高可
见肥厚带叶为 +1 叶，往下以此类推）中的表达量差
异不大；在茎中的表达量为第 7 节间（茎中部）最高，
茎基部第 1 节间次之，在茎尖表达量最小，只有茎
中部表达量的 1/4 ；SoIRL 在根部也有表达，且表达
量与在茎中部及叶中的表达量差异不是很大。
同 时 采 集 90、120、150 和 180 d 健 康 及 感 染
RSD 甘蔗蔗茎基部，进行 qRT-PCR 分析，结果（图
7）表明，在感病的蔗茎体内 90、120 和 150 d，So-
IRL 的表达都高于健康对照，而在 180 d 则低于健康
蔗茎。无论是健康还是感染 RSD 的蔗茎，SoIRL 都
表现为先升高后降低的趋势，可见 SoIRL 在甘蔗体
内的表达不是一成不变的，而是随着甘蔗的生长而
发生着变化。
在干旱、低温、激素和盐胁迫下 SoIRL 均被诱
导表达，但表达模式不一（图 8）。在 PEG 模拟的
干旱胁迫下，SoIRL 出现先下调后上调的表达模式，
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第11期134
处理 3 h 时降到最低仅为对照的一半，之后开始缓
慢上升，到 48 h 时升为对照的 1.9 倍。在 4℃低温
胁迫下，SoIRL 的表达则出现“抑-扬-抑-扬”的双
峰表达模式，3 h 时 SoIRL 的表达量急剧下降，降为
对照的 3.8%，之后开始缓慢增加，12 h 时升到最高
为对照的 1.83 倍，之后又开始有所下降，48 h 时又
升为对照的 1.63 倍。ABA 处理下 SoIRL 的表达出现
“升-降-升”的表达趋势，处理 3 h 时表达量有所增
gi：460385161
gi：149349541
gi：90811671
gi：558761411
gi：514774277
gi：242052385
gi：226530526
SoIRL
(279)
(279)
(280)
(279)
(280)
(280)
(280)
(280)
gi：460385161
gi：149349541
gi：90811671
gi：558761411
gi：514774277
gi：242052385
gi：226530526
SoIRL
(209)
(209)
(210)
(209)
(210)
(210)
(210)
(210)
gi：460385161
gi：149349541
gi：90811671
gi：558761411
gi：514774277
gi：242052385
gi：226530526
SoIRL
(139)
(139)
(140)
(139)
(140)
(140)
(140)
(140)
gi：460385161
gi：149349541
gi：90811671
gi：558761411
gi：514774277
gi：242052385
gi：226530526
SoIRL
(69)
(69)
(70)
(69)
(70)
(70)
(70)
(70)
gi：460385161
gi：149349541
gi：90811671
gi：558761411
gi：514774277
gi：242052385
gi：226530526
SoIRL
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
1 70
71 140
141 210
211
281 310
280
gi ：242052385（Sorghum bicolor）；gi ：226530526（Zea mays）；gi ：514774277（Setaria italica）；gi ：149349541（Petuniax
hybrida）；gi ：558761411（Piper regnellii）；gi ：460385161（Solanum lycopersicum）；gi ：90811671（Striga asiatica）
图 4 SoIRL 与其它植物 IRL 氨基酸序列多重比对
Petunia xhybrida ABR24115.1
Solanum lycopersicum XP 004238273.1
Striga asiatica ABD98033.1
Vitis vinifera CBI37662.3
Piper regnellii AHA90807.1
Brachypodium distachyon XP 003575676.1
Oryza sativa AAL61542.1
Setaria italica XP 004967942.1
Sorghum bicolor XP 002455338.1
▲Saccharum officenarum L. SoIRl
Zea mays NP 001150952.1
100
88
93
100
100
100
88
63
0.05
图 5 甘蔗 SoIRL 与其它植物 IRL 氨基酸序列的关系分析
2014年第11期 135谢晓娜等：甘蔗类异黄酮还原酶（IRL）基因的克隆与表达分析
加，之后开始下降，24 h 降到最低，仅为对照的
37.0%，之后又开始增加，到 48 h 时表达量还是低
于对照。NaCl 模拟的高盐胁迫下 SoIRL 的表达也出
现“扬-抑-扬”的表达趋势，在处理 3 h 时升为对
照的 2.3 倍，之后开始出现急剧下降，12 h 降到最
低仅为对照的 13.0%，之后又开始上升，48 h 升到
1.5
1.0
0.5
0.0
1 2 3 4 5 6 7
⴨ሩ㺘䗮䟿
1 ：+1 叶 ；2 ：+3 叶 ；3 ：+5 叶 ；4 ：茎尖 ；5 ：茎第 7 节 ；6 ：茎第
1 节 ；7 ：根
图 6 甘蔗 SoIRL 的组织特异性表达
2.0
1.0
1.5
0.0
90 120 150༴⨶ᰦ䰤d 1800.5⴨ሩ㺘䗮䟿 CKRSD-infected
图 7 健康及感染 RSD 的甘蔗出苗后 90-180 d SoIRL 的表达
0.0
0 3 6㛱䘛ᰦ䰤h12 24 481.02.00.5⴨ሩ㺘䗮䟿 1.5 4ć0.0 0 3 6㛱䘛ᰦ䰤h12 24 481.02.00.5⴨ሩ㺘䗮䟿 1.5 PEG2.5
0.0
0 3 6㛱䘛ᰦ䰤h12 24 481.00.60.40.2⴨ሩ㺘䗮䟿 1.2 ABA0.8 0.0 0 3 6㛱䘛ᰦ䰤h12 24 482.53.51.51.00.5⴨ሩ㺘䗮䟿 3.0 NaCl2.0
图 8 SoIRL 在 4 种非生物胁迫条件下的表达特性
最高为对照的 3 倍之多。
3 讨论
类异黄酮还原酶包括异黄酮还原酶（IFR）［13］、
落叶松脂醇还原酶（PLR）［14］和苯基香豆满苄醚还
原酶（PCBER）［15］，进几年的研究发现 IRL 与植物
中多种抗毒素的合成密切相关，参与了植物对生物
和非生物胁迫的应答［4］，在植物的生长发育、抗病、
抗逆等方面发挥着重要的作用。
本研究根据已知 IRL 基因序列设计简并引物，
获 得 甘 蔗 SoIRL 基 因 的 全 长 序 列 1 167 bp， 序 列
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第11期136
分析表明该基因具有完整的开放阅读框，生物信
息学分析 SoIRL 极可能属于短链脱氢酶家族，是
NADPH 依 赖 性 还 原 酶， 属 于 PCBER 家 族 成 员 的
一员。这与赵海霞等［11］已报道的苦荞 FtIRL 推导
的蛋白质含有保守的 NADPH 结合位点，符合短链
脱氢酶家族的结构特征结论一致。软件预测显示
SoIRL N 端 1-24 含一个序列长 24 个氨基酸的信号
肽（MASEKSKILVVGGTGYLGRHVVAA），包含两个
NmrA 保守结构域，4 个 N-肉豆蔻酰化位点，一个保
守的 N-糖基化位点，多个重要的磷酸化位点，这些
与已报道的野生金荞麦 FcIRL 结构相似［10］。同源性
分析显示甘蔗 SoIRL 编码的氨基酸序列与其它物种
IRL 氨基酸序列具有较高的同源性，进化树分析发
现 SoIRL 与高粱还有玉米的 IRL 亲缘关系最近，相
同科或类群的植物聚为一类，同时发现不同植物间
IRL 间也有较高的同源性，这说明 IRL 在进化过程
中保持了一定的演化趋同性。
本研究通过 qRT-PCR 分析 SoIRL 在甘蔗组织
中的表达差异，发现 SoIRL 在甘蔗的根、茎、叶中
都有表达，为组成型表达。这与 Vander Mijnsbrugge
等［16］报道的 PCBER 在快速生长的植物组织中都
能大量表达一致。棉花种皮的 PCBER 转录水平较
高［15］，这在种子发育时起着至关重要的作用，因为
它不仅能保护种子的结构不被破坏，而且可以增强
棉花抵御外来生物侵染的能力。在 RSD 病原菌的胁
迫下，SoIRL 被诱导表达。有研究报道，葡萄的 IRL
蛋白在抵抗 UV 射线及病原菌感染时被诱导产生［8］，
水 稻 OsIRL 在 稻 瘟 病 病 原 菌（Magnaporthe grisea）
和茉莉酸的诱导下，其表达量上升［18］，咖啡叶中
CoIRL 在真菌浸染和机械损伤的逆境下，表达量显
著上升［3］。本研究还通过 qRT-PCR 分析了 SoIRL 在
4 种非生物胁迫下的表达情况，结果显示，在 PEG、
4℃胁迫下 SoIRL 都表现为先降低后升高的表达模
式，都是在处理 3 h 表达量降到最低点。而在 ABA
作用下 SoIRL 出现“扬-抑”的表达模式，3 h 时升
到最高，24 h 降到最低，在 NaCl 模拟的高盐胁迫
下，SoIRL 则表现为“扬-抑-扬”的表达模式，48
h 表达量升到最高。可见非生物胁迫可以诱导 SoIRL
的表达，但不同的非生物胁迫表达的模式不尽相同。
关于其它植物 IRL 在不同逆境胁迫下的表达分析也
已有报道。在 ABA 处理下银杏体内的 GbIRL 出现上
调表达，推测可能是通过促进苯丙烷代谢途径从而
提高下游代谢水平［12］，柚子 IRL 基因参与应答紫外
辐射［19］，银杏在 UV-B 照射下，GbIRL1 表达量升高，
推测可能与异黄酮的积累有关［20］，水稻 OsIRL 在
ABA、SA 作用下表达量下调［18］，拟南芥中的 IRL
基因被氧化胁迫诱导，编码产生相应蛋白［6］，烟
草 A622 基因能够被 MeJA 诱导表达，但却被乙烯及
其类似物所抑制［21］，银杏 GbIRL 在机械损伤、SA、
ABA、ALA 诱导下，其表达量上升，在 ETH 诱导下
表达量下降［12］。环境条件会对植物的生长产生各种
各样的影响甚至胁迫，为了提高植物对物理环境的
适应性，植物一方面在形态结构上发生变化，另一
方面在生理生化上发生变化，而一些次生物质则成
为后种适应的物质基础。在植物耐旱、抗寒和耐盐
性研究中都发现次生代谢产物在其中发挥着重要作
用［22］。在干旱胁迫下，植物组织中次生代谢产物的
浓度常常上升。由于 4℃、PEG、NaCl 等对植物的
胁迫与植物遭受寒害、干旱、渗透胁迫的效应类似，
因此可以推测 SoIRL 在甘蔗抗干旱、抗渗透胁迫或
者抗氧化胁迫中发挥某种作用，推测 SoIRL 基因可
能通过调节木质素代谢过程对胁迫产生一定的应急
反应或发挥其它作用，但是调控方式和调控程度在
不同物种中表现又有所不同，具体作用需通过进一
步的试验来探讨。
4 结论
通过研究甘蔗感染 RSD 后蛋白质组的变化，鉴
定并克隆出 SoIRL。通过 qRT-PCR 分析研究了 SoIRL
在 RSD 病原菌胁迫、甘蔗不同组织及与 4 种非生物
胁迫条件下的表达特性，结果表明该基因在甘蔗体
内为组成型表达，其表达受 RSD 病原菌诱导，并参
与了甘蔗应答 RSD 过程，也受非生物胁迫的诱导，
推测其在甘蔗抵抗干旱、低温和高盐等非生物胁迫
的逆境中也发挥了重要作用。
参 考 文 献
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（责任编辑 李楠）