全 文 ：植物生理学通讯 第 46 卷 第 11 期, 2010 年 11 月 1101
收稿 2010-07-26 修定 　2010-08-25
资助 国家自然科学基金(3 0 7 0 0 5 6 2 , 3 0 7 7 0 3 4 7 )、教育部
“ 春晖计划 ” 合作科研项目(Z2008-1-62004)和中央高校
基本科研业务费专项资金(lzujbky-2010-2)。
* 通讯作者(E-mai l: j lzha ng@lzu .edu .cn; T el : 09 31 -
8 9 1 3 4 4 7 )。
LEA蛋白与植物抗逆性
李剑, 赵常玉, 张富生, 王锁民, 包爱科, 张金林 *
兰州大学草地农业科技学院, 农业部草地农业生态系统重点开放实验室, 兰州 730020
提要: 植物受到逆境胁迫后, LEA蛋白大量表达, 可以减轻逆境引起的伤害。本文对LEA蛋白的种类、特性和功能, LEA蛋
白基因结构及其表达调控, 以及LEA基因表达和LEA蛋白积累与植物抗逆性的关系等方面的研究进展作了简要综述。
关键词: LEA蛋白; 基因表达; 逆境胁迫; 抗逆性
LEA Protein and Plant Stress Tolerance
LI Jian, ZHAO Chang-Yu, ZHANG Fu-Sheng, WANG Suo-Min, BAO Ai-Ke, ZHANG Jin-Lin*
Key Laboratory of Grassland Agro-Ecosystem, Ministry of Agriculture, College of Pastoral Agricultural Science and Technology,
Lanzhou University, Lanzhou 730020, China
Abstract: LEA (late embryogenesis abundant) proteins will be induced in plants under stress conditions. The
overexpression of LEA proteins can reduced plant injure by stress. In current paper, the types, features and
functions, gene structure, expression and regulation of LEA proteins, and the relationship among LEA gene
expression, LEA protein accumulation and plant stress tolerance were summarized.
Key words: LEA proteins; gene expression; stress conditions; stress tolerance
植物赖以生存的环境并不总是适宜的, 干旱、
高温、低温、土壤盐碱化和矿质元素过多或过少
等都会制约植物生长, 降低产量。为了适应各种胁
迫, 植物在长期的进化过程中, 发展了各种不同的
生理生化机制, 以抵抗和适应各种胁迫(山仑和陈培
元 1998)。当植物受到逆境胁迫后, 自身会合成一
系列的功能蛋白来减轻对其造成的伤害, 在受非生
物胁迫诱导的植物细胞保护蛋白中, 关于LEA蛋白
(late-embryogenesis-abundant protein)的研究备受关
注(Shinozaki 和 Yamaguchi-Shinozaki 2007; 王静英
等 2008; Hundertmark 和 Hincha 2008)。LEA 蛋白
是胚胎发生后期种子中大量积累的一系列蛋白质,
Dure等(1981)最早在胚胎发育后期的棉花(Gosspy-
pium hirsutum)子叶中分离到了一组丰富的mRNA,
命名为LEA mRNA, 它翻译的产物即为LEA蛋白。
LEA蛋白是在种子发育过程中逐渐形成的, 通常在
胚胎发育晚期的特定阶段表达, 一般到萌芽期时,
LEA mRNA和LEA蛋白就会逐渐降解(张林生和赵
文明 2003; Swire-Clark 和 Marcotle 1999)。继棉
花之后, 在小麦(Triticum aestivum) (Ried和Walker-
Simmons 1993)、大豆(Glycine max) (Hsing 等
1995)、番茄(Lycopersicon esculentum) (Zegzouti等
1997)、玉米(Zea mays) (Campbell 等 1998)等几十
种高等植物, 以及苔藓(Physcomitrella patens)
(Minami 等 2005)和蛭形轮虫(Philodina roseola)
(Tunnacliffe 等 2005)中都检测到 LEA 蛋白。多数
LEA蛋白相对分子量较小, 为 10~30 kDa (Dure 等
1989), 但 LEA 蛋白是一个大的家族, 仅拟南芥
(Arabidopsis thaliana)中就有50多种(Bies-Etheve等
2008)。LEA 蛋白除了在种子中表达外, 花粉管和
营养组织中都能积累(Battaglia等2008)。在水分胁
迫下, 豆类幼苗各组织均可产生此类蛋白, Ried 和
Walker-Simmons (1993)发现, 小麦失水 90% 后, 其
幼苗、嫩茎和盾片中均能检测到第 3 族 LEA 基因
转录。用外源ABA胁迫或低温处理番茄离体胚和
根、茎、叶等营养组织, 都能诱导出特异 LE A
mRNAs和LEA蛋白(Bray 1993), 因此LEA蛋白诱
导表达无组织特异性(张林生和赵文明 2003)。一
般认为, LEA蛋白主要存在于细胞质、细胞核、内
质网、线粒体和叶绿体中( 刘昀等 2 0 1 0 ) 。如
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Colmenero-Flores 等(1999)在单子叶和双子叶植物
幼苗中检测到的 Pvlea-18 基因编码的 14 kDa 蛋白
和玉米胚中的Rab17蛋白存在于细胞质和细胞核中
(Goday等 1994); 桑树(Morus bombycis)的 WAP27
蛋白位于内质网上(Ukaji 等 2001); 豌豆(Pisum
sativum)的LEAM (LEA3)蛋白存在于种子细胞的线
粒体基质中(Grelet 等 2005); 拟南芥的 Cor15 蛋白
和小麦的 Wcs19 蛋白都位于叶绿体内(Nakayama
等 2007; Dong 等 2002)。LEA 蛋白富含甘氨酸、
赖氨酸等亲水氨基酸, 疏水氨基酸含量很少, 它最
显著的理化性质是高亲水性和热稳定性, 在煮沸的
条件下也能保持水溶状态(Close 等 1989; Battaglia
等 2008)。
1 LEA蛋白的种类、特性和功能
随着 LEA 蛋白研究的深入, 植物材料的增多,
家族成员的不断扩充, 其分类标准有所不同。Dure
等(1989)根据 LEA蛋白序列保守结构将LEA蛋白
分成三类: 第一类是小麦和玉米的Em基因产物; 第
二类是RAB (responsive to ABA)和脱水素(dehydrin)
基因的产物(脱水素等); 第三类是其他LEA基因产
物, 如胡萝卜(Daucus carota L.)的 DC3 和 DC8、
大麦(Hordeum vulgare)的PHVal以及玉米的MLG3
基因的表达产物(Dure等1989; Roberton和Chandler
1992; Thomann等 1992)。Ingram和 Bartels (1996)
根据氨基酸序列的同源性和一些特殊的基元序列,
将LEA蛋白分为6族, 即D19 LEA (1族)、D11 LEA
(2 族)、D7 LEA (3 族)、D113 LEA (4 族)、D29
LEA (5 族)和 D95 LEA (6 族)。
第1族LEA蛋白具有多拷贝串联的20个亲水
性氨基酸残基组成的保守序列GGETRKEQLGEE-
GYREMGRK, 该序列富含高比例的带电荷氨基酸,
这些氨基酸占全序列的 20%~40%, 采用紫外吸收
和圆二色谱(CD)分析, 证明在生理条件下, 70% 的
多肽可形成随机螺旋, 比大多数球蛋白亲水性更强
(Wise 和 Tunnacliffe 2004; Espelund 等 1992)。该
族蛋白质的大量无规则卷曲有利于与水分子结合,
有较高的水合能力, 可以作为水分结合蛋白防止细
胞内水分子的丧失和高浓度的钠离子和氯离子对细
胞的毒害(Hollung 等 1994; Stacy 和 Aalen 1998)。
另外, 此族蛋白对胚乳发育和植物生长器官的渗透
胁迫有保护作用(Swire-Clark 和 Marcotle 1999)。
棉花的 LEA D19、小麦的 Em和拟南芥的 ALE 等
都属于第 1 族蛋白。
第2族LEA蛋白也称为脱水素, 也是一类亲水
性蛋白质, 它们在胚胎发生后期阶段产生, 对低温、
外源 ABA、干旱、盐渍以及脱水胁迫反应迅速,
进而在植株中积累。其一级结构特征是在C2末端
或附近具有富含赖氨酸的高度保守基元序列, 也称
K2 片段, 大约由 15 个氨基酸残基(EKKGIMDKI-
KEKLPG)组成, 不同的脱水素包含1~11个拷贝K-
片段。Y- 片段是 N- 末端的一些保守序列, 通常含
有 1~3 个串联拷贝。许多脱水素还含有成串的丝
氨酸区, 称S片段(S segment), 共有序列为SSSSSSS
(SS) (Close 1997)。该族蛋白的作用可能有两个:
(1)在植物受到干旱胁迫时, 可部分代替水分子, 多
羟基能保持细胞液处于溶解状态, 从而避免细胞结
构的塌陷, 稳定细胞结构, 尤其是膜结构(Danyluk
等 1998)。(2)分子伴侣和亲水性溶质的作用, 遇到
水分胁迫时能稳定和保护蛋白质的结构, 这些都与
植物抗旱性密切相关(Ingram和Bartels 1996; Close
1997)。大豆的ZLDE-2和棉花的LEA D11属于第 2
族蛋白。
第3族LEA蛋白通常含有多拷贝的11个氨基
酸组成的基元序列(TAQAAKEKAGE) (Baker 等
1988)。在植物脱水时提供一个具有疏水条区的亲
水表面, 螺旋的疏水面可形成同型二聚体, 同型二
聚体随着外部离子浓度增强而改变方向, 处在亲水
表面的带电基团可螯合细胞脱水过程中浓缩的离
子, 如 Na+ 和 PO43- (Dure 1993)。这一族 LEA 蛋白
大小差异较大, 所含基元序列的拷贝数少的只有 5
个, 像棉花 LEA D7 蛋白(Dure 等 1989), 多则几十
个, 像油菜 LEA 76 蛋白有 13 个重复基元数(Dure
1993), 大豆 cDNA pGmPM8 和 pGmPM10 编码蛋
白含有 30 个相连的基元序列(Hsing 等 1995)。该
族蛋白可依其基元序列的羧基端有无特定的氨基酸
延伸区段, 分为两种类型, 一类是 11个氨基酸组成
的重复基元序列被与之相似的序列所分离, 称第 3
族LEA蛋白 I, 另一类是在羧基末端被特定氨基酸
延伸区段的出现而分隔, 称第 3 族 LEA 蛋白 II
(Curry 和 Walker-Simmons 1993)。组成该族蛋白
的大多数氨基酸残基为碱性和亲水性氨基酸, 无半
胱氨酸和色氨酸, 这些高电荷的氨基酸残基可以重
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新定向细胞内的水分子, 束缚盐离子, 从而避免干
旱胁迫时细胞内高浓度离子的累积所引起的损伤,
同时也可防止组织过度脱水(Dure 1993; Ingram和
Bartels 1996)。但是对于第3族LEA蛋白的详细功
能及其在细胞中的生理作用说法不一, 还有待进一
步的研究。
第4族LEA蛋白缺乏重复的基元序列, 但它们
都含有一个比较保守的 N2 末端区域, 该区域可形
成兼性α-螺旋, 这种螺旋可起束缚离子的作用或形
成一种保护结构, 在干燥脱水时, 保护膜稳定性, 以
代替水的作用(Ingram和 Bartels 1996; Bray 1993)。
其中棉花LEA14、D113和玄参科植物(Craterostigma
plantagineum) CpC2 (Ditzer和Bartels 2006)属于该
族 LEA 蛋白。
第 5族LEA蛋白包括拟南芥AtECP31、胡萝
卜 DcEC31、柑橘(Citrus unshiu) CuLEA5 和棉花
LEA D34 等(俞嘉宁和山仑 2002)。该族蛋白与第
3族D7的序列相比, 每个氨基酸化学性质类似, 但
缺乏高度的残基专一性, 该族LEA蛋白在结合细胞
脱水过程中有浓缩离子的作用(Ingram 和 Bartels
1996; Bray 1993)。例如 D29 的每个蛋白质分子具
有 62 个负电荷位点和 57个正电荷位点, 具有较强
的离子束缚能力(Baker 等 1988)。
第6族LEA蛋白包括棉花的LEA D95和辣椒
的 CaLEA6 (Kim等 2005), 此族为附加族, 研究较
少。
2 LEA基因结构及其表达调控
LEA基因作为ABA应答基因的一种, 在结构上
同其他ABA应答基因类似, 含有真核生物基因的特
征, 启动子区域有TATA Box和CAAT Box, Poly(A)
端含 1 个至多个内含子。分子生物学研究表明,
LEA基因的表达需要在基因结构上存在一个(或多
个)激素感应区, 称为顺式作用元件, 位于基因的上
游, 反式作用因子与之结合, 从而促进基因的转录
(孙立平和李德全 2003)。通常胁迫诱导基因表达
有 3个基本步骤: (1)刺激感应; (2)信号放大和结合
过程; (3)对某些基因表达形成响应(张林生和赵文
明 2003)。许多研究表明, LEA 基因在组织和器官
水平上的表达没有特异性, 因为该基因可以在种子
的子叶和花序中表达, 也可以在根、茎和叶等营养
体中表达(Shao 等 2005; Federspiel 2000; Bent
2000)。高等植物在应对不断变化的外界环境过程
中, 在不同水平上形成许多适应机制, 非常重要的
机制之一就是在长期自然选择和人工选择的进化过
程中形成的 LE A 基因的表达调控机制(Shao 等
2005)。以干旱胁迫为例, 它能导致特异基因表达
水平的显著变化, 即增加和减少, 这些量变是由许
多不同的, 可能是交叉的信号转导途径调节的(Rock
2000; Hsiao 1973)。柽柳(Tamarix) LEA 基因在酵
母细胞中的表达受半乳糖诱导, 其表达量在诱导
12~24 h后达到最高水平; 转基因酵母细胞在高温、
NaHCO3、紫外线辐射、NaCl、干旱和冷冻胁迫
下较对照具有更高的成活率( W a ng 等 2 0 0 8 )。
Yamaguchi-Shinozalli等(1995)提出了一个不同信号
途径激发干旱诱导基因表达的模式, 即干旱基因表
达至少存在 3 种不同的诱导方式: ABA 依赖型、
ABA诱导型和非ABA应答型, Shao等(2005)的研究
结果进一步支持了这种分类方式。
2.1 ABA依赖型的基因表达 ABA依赖型的基因表
达取决于内源ABA积累或者外源ABA水平(Shao等
2005)。在依赖 ABA的途径中, 水分胁迫诱导基因
的表达必须有ABA的参与, 但不需要特殊蛋白质的
合成(Ingram和 Bartels 1996; Bray 1993; Shinozaki
和 Yamaguchi-Shinozaki 1997), 这些渗透胁迫诱导
基因的启动子区域含有潜在的ABA应答元件(ABA-
responsive element, ABRE), 其保守序列为 PyAC-
GTGGC, ABRE在ABA调节的基因表达中起顺式作
用DNA元件的功能, 调节在各种条件下的基因表达
(俞嘉宁和山仑 2002)。植物遭受干旱和高盐胁迫
时, 内源ABA水平增加, 如干旱胁迫诱导黎豆积累
的 ABA 比未受胁迫的植株高 160 倍(Skriver 和
Mundy 1990)。
2.2 ABA诱导型的基因表达 多数干旱诱导基因是
由 ABA 诱导的(Shinozaki 和 Yamaguchi-Shinozaki
1997), 如拟南芥干旱诱导基因 RD22 (responsive to
dehydration), 它的一个 67 bp区域对于基因的表达
是必需的, 并且这个启动子包含有编码几个保守的
DNA-结合蛋白的DNA序列: 类-MYC和类-MYB,
它们与ABA诱导基因的表达调控有关(Shinozaki和
Yamaguchi-Shinozaki 1996; Yamaguchi-Shinozaki等
1995)。此外, 小麦 EmPB21 蛋白(Tarczynski 等
1993)、拟南芥ABA不敏感基因ABI1 (ABA insen-
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sitive 1)编码的一个蛋白磷酸酶(Leung等1994)和转
录因子 VP1 (viviparous 1) (McCarty 等 1991)等都
可能是参与 ABA 调节作用的蛋白质。
2.3 非ABA应答型 在aba (ABA-缺乏)或abi (ABA-
不敏感)的拟南芥突变体中, 许多基因受干旱、高
盐和冷胁迫诱导, 表明这些基因在胁迫条件下的表
达不需要 ABA, 但却对外源 ABA 产生应答(Bray
1993; Shinozaki 和 Yamaguchi-Shinozaki 1997;
Ingram和 Bartels 1996; Thomashow 1998)。其中
rd29A (lti78和cor78)基因的表达, 不仅受干旱和高
盐胁迫的诱导, 也受低温胁迫的诱导(俞嘉宁和山仑
2002)。脱水应答元件(dehydration responsive
element, DRE)是一个 96 bp 的保守序列 TACCG-
ACAT, 它对于 rd29A 的诱导是必需的, 但作用和
ARBE 不同(兰英 2004)。目前在干旱、低温和高
盐胁迫下诱导表达的基因如 Kin1、cor6.6 (Kin2)
和cor47 (rd17)的启动子中也发现了与DRE有关的
单元(Shinozaki 和 Yamaguchi-Shinozaki 1996; 娄成
后和王学臣 2000)。有一些干旱诱导基因(rd19、
rd21和 erd1)对冷和ABA处理都不应答, 表明在脱
水胁迫应答中可能存在第 4 条途径(兰英 2004)。
LEA基因的表达除了受ABA的调控外, 还受到
胚胎发育阶段、脱水信号、光照等的调控(宋松
泉等 1999; 俞嘉宁和山仑 2002)。像 LEA 基因在
种子、胚胎(包括体细胞胚胎)成熟与干燥过程中
的表达(崔凯荣等2001), 植物的营养组织在受到脱
水胁迫时也会诱导LEA基因的表达(Ried和Walker-
Simmons 1993), Dunaeva 和Adamska (2001)报道拟
南芥叶片 LEA 蛋白的表达在光胁迫下也会增强。
3 LEA蛋白与植物抗逆性
由于LEA蛋白存在多种功能, 与植物的抗逆性
有密切关系。如未发育成熟的小麦胚在体外培养
时并不积累LEA蛋白, 但若在培养基中加入ABA或
施加渗透胁迫条件, 则可诱导 LEA 蛋白的产生
(Baker 等 1988); 在高温条件下, Mtwisha 等(1998)
从酿酒酵母提取物中发现了LEA类蛋白。目前, 人
们已经通过各种分子生物学手段, 发现植物营养组
织遭受逆境胁迫后, 会产生许多新的mRNA和蛋白
质, 其中相当大的一部分与 LEA 蛋白有同源性(张
林生和赵文明 2003)。
3.1 与植物抗旱性 高等植物在复杂多变的环境中
生长, 阵发性和短暂性干旱经常发生, 影响其正常
的生长与发育(张林生和赵文明 2003)。LEA 蛋白
有较高的亲水性, 能够把足够的水分捕捉到细胞内,
保护细胞免受水分胁迫的伤害(Ingram 和 Bartels
1996)。在水分缺乏时, 此种蛋白在细胞中像可溶
性糖一样, 有增强束缚水的作用, 植物严重脱水受
害是由于水分损失导致细胞结构凝结, 细胞膜结构
受到伤害之故, 而 LEA 蛋白则能削弱这种伤害(张
林生和赵文明2003)。Baker等(1988)认为D29 LEA
蛋白(也存在于D7 LEA中)含有由11个氨基酸组成
的重复基元序列, 此种序列可形成氨基酸盐桥, 可
充实蛋白质结构, 提高细胞液中的离子强度, 从而
可抵抗或减轻干旱引起的伤害。在缺水条件下,
D13 LEA蛋白能 “ 溶解 ” 在细胞质的结构中, 这些
结构能与水产生结合力, 有增强束缚水的作用。
Gal等(2004)采用RNA干扰技术敲除线虫Ce-lea-1
基因后, 发现它的耐脱水胁迫能力显著下降。Xiao
等(2007)将OsLEA3-1在水稻中超表达后, 植株在大
田中表现出抗旱性。Wang等(2009)将小麦LEA蛋
白基因TaLEA3在中华羊草(Leymus chinensis)中超
表达后, 发现其抗旱性显著提高。刘祥久等(2005)
用开苞导入法将抗旱耐盐基因 HVA1 和碱蓬、芦
苇的DNA导入到稳定的玉米自交系中, 通过对其后
代进行抗旱性鉴定, 发现各自交系的抗旱能力有所
提高。Sivamani等(2000)将HVA1基因 cDNA导入
到春小麦中, 获得了在缺水条件下生物量和水分利
用效率俱佳的转基因小麦。王健萱(2006)用基因
枪将含有HVA1的质粒pBY520转化玉米愈伤组织,
经研究发现外源基因的转化提高了玉米植株的抗旱
性。此外, 耐脱水复活植物在脱水状态下, LEA 有
关的蛋白家族被诱导产生, 使其能够较长时期存活,
重新复水后几个小时内可完全恢复生理活性
(Ingram和 Bartels 1996)。但也有相反的报道, 如
从耐脱水复活植物分离出一个第 3 族 LEA 基因
PcC3-06, 将其转到烟草中过表达, 但转基因烟草的
抗旱性并没有得到提高(Iturriaga 等 1992)。
3.2 与植物抗盐性 大量转基因实验表明, LEA蛋白
对植物抵抗盐胁迫具有重要作用。强耐盐作物黎
豆(Vigna unguiculate)受高盐胁迫、水分胁迫和外
源ABA处理都能诱导出与第2族LEA蛋白相关的
cPRD22 (Luchi 等 1996; Xu 等 1996; Thomas 和
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Eamus 1999; 谭云等 2001)。郑易之研究小组首次
使用大肠杆菌表达体系鉴定了LEA蛋白的耐盐功
能, 将大豆 PM2、PM11 和 PM30 基因分别转化大
肠杆菌, 重组菌在高盐下的存活率明显高于对照菌
(Liu和Zheng 2005; Lan等 2005)。陈火英等(2004)
利用自花授粉形成的花粉通道, 分别将番茄耐盐野
生近缘种的总DNA及含HVA1基因的pBY520质粒
DNA导入栽培番茄 ‘鲜丰 ’和 ‘矮黄 ’, 获得了一批
农艺性状优良的耐盐新品种。Xu等(1996)将HVA1
cDNA 全序列导入水稻, 结果表明 HVA1 基因在转
基因水稻的根和叶中都有很高的表达量, 同时转基
因植株对盐胁迫的耐受性明显增强, 从而证明了
LEA3 蛋白在植物抵御盐胁迫中的作用。Zhang等
(2000)证明转化酵母细胞中HVA1基因的超表达可
提高其对高盐及低温胁迫的耐受性。赵咏梅等
(2006)将小麦的第 3族基因 TaLEA2在拟南芥中表
达后, 转基因植株在 0.8% NaCl上表现出显著增强
的抗逆性。Cheng 等(2002)将小麦的 PMA1959 和
PMA80导入水稻, 刘甜甜等(2006)将柽柳LEA基因
转入烟草, 都获得了具有明显耐盐性的转基因植
株。兰英(2004)分别将大豆的 LEA1、LEA2 和
LEA3基因转化烟草, 转基因植株抗盐性显著提高。
蔡丹等(2006)将大豆Em基因转化大肠杆菌, 证明了
大豆Em蛋白的过量表达对提高重组菌耐盐性有直
接的贡献; 再利用根癌农杆菌介导法将此基因转入
烟草, 转基因植株在NaCl培养基上的生长状况好于
对照植株。Park 等(2005)将甘蓝型油菜(Brassica
napus)的 LEA 基因 ME-LEA N4 转到生菜(Lactuca
sativa L.)中, 在盐胁迫下表现出比野生型生菜更强
的抗性。张妍等(2005)对转 LEA3基因水稻植株进
行了抗渗透胁迫能力分析, 结果显示, 在相同的胁
迫条件下, 转基因植株的苗高、根长、离体叶片
保水率、叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性
蛋白含量和SOD活性均高于未转化的对照植株, 表
明转 LEA 基因水稻对高盐和干旱胁迫有较强的抗
性。
3.3 与植物抗寒性 在受到冷胁迫时, 第 2 族酸性
LEA蛋白CO410_WHEAT (WCOR410)在原生质膜
和冻害植物组织中大量积累(Danyluk 等 1998), 小
麦中的 LEA-D11 蛋白(Ohno 等 2003)、拟南芥中
的 COR47 (Hundertmark 和 Hincha 2008)和大麦的
HAV1(Dalal等2009)都大量表达。桑树可产生具有
12个11-氨基酸重复序列的蛋白质WAP27, 它可能
通过减少内质网的流动性, 参与了薄壁组织细胞的
抗寒过程(Ukaji 等 2001)。菠菜在冷害中容易脱水
并产生一种低温诱导蛋白COR85, 属于第2族LEA
蛋白(Kazuoka 和Oeda 1994)。小球藻C-27品系可
产生低温诱导蛋白 HiC6, 它与甘蓝型油菜 LEA76
(一种 LEA3 蛋白)高度相似(Joh 等 1995)。Imai 等
(1996)将番茄 LEA25 基因转入酵母中, Zhang 等
(2007)将高山离子芥(Chorispora bungeana)的 LEA
基因 CbLEA 成功转入烟草, Yin等(2006)将马铃薯
(Solanum sogarandinum)的第2族LEA蛋白DHN24
转入黄瓜(Cucumis sativus), 转基因株系的抗寒性都
显著提高。另外, 林世杰等(2006)对转柽柳 LEA基
因烟草进行了耐低温分析, 在 0 ℃胁迫条件下, 未
转基因对照烟草的相对电导率和丙二醛含量明显高
于转基因烟草; 大棚盆栽烟草在-4 ℃条件下, 各转
基因烟草的相对电导率和丙二醛含量与0 ℃胁迫时
变化不大, 但未转基因对照烟草相对电导率高于0 ℃
胁迫的25.2%, 丙二醛含量高于0 ℃胁迫的59.29%,
结果表明, 柽柳LEA蛋白基因的导入提高了烟草的
耐低温能力。
4 结语
LEA蛋白与植物的抗逆性密切相关, 是一种多
功能的逆境蛋白, 可以使高等植物在极端条件下维
持正常的生命代谢活动, 但是对其参与植物抗逆的
分子机制并不十分清楚, 对其结构和功能的了解尚
不完善, 并且存在很多争议。目前主要有两方面的
工作: (1)从模式植物当中选择突变基因。(2)分析植
物 LEA蛋白基因对逆境胁迫的响应。今后工作重
点可以放在以下几个方面: (1)利用分子生物学手段,
进一步确认 LEA 蛋白参与植物抗逆的分子机制。
(2)从抗逆性强的植物中筛选更多的LEA蛋白基因,
通过基因表达模式分析, 异源表达, 突变体检测等
方法探究其功能。(3)利用基因工程技术, 将筛选出
的LEA蛋白基因转入栽培作物中, 培育出新的转基
因品种, 这对提高植物的抗逆性和增加逆境下的作
物产量均有重要意义。
参考文献
蔡丹, 郑易之, 兰英(2006). 大豆 LEA 蛋白 Em 的表达可提高大
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