全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 3期，2008年 6月 465
GUS基因在梨转化植株中的稳定表达
孙清荣 1,*，孙洪雁 1，赵衍 2，HAMMOND Rosemarie2，DAVIS Robert2
1山东省果树研究所，山东泰安 271000；2美国农业部百思维尔农业研究中心植物分子病理实验室，马里兰 20705，美
国
提要：以获得的梨转GUS基因植株的试管苗为试材，转基因植株的叶片在含卡那霉素的再生培养基上可成功再生不定
梢，这些不定梢在含卡那霉素的生根培养基上可诱导生根。再生不定梢经组织化学检测仍表现出GUS基因的表达。而非
转基因植株的叶片在含卡那霉素的再生培养基上不能产生不定梢，显示外源基因在转基因植株中的表达在无性繁殖后代
中是稳定遗传的。
关键词：梨；转基因植株；GUS基因；稳定表达
Stable Expression of an Introduced Exogenous GUS Gene in Transgenic Plant-
lets of Pear (Pyrus communis L.)
SUN Qing-Rong1,*, SUN Hong-Yan1, ZHAO Yan2, HAMMOND Rosemarie2, DAVIS Robert2
1Shandong Institute of Pomology, Taian, Shandong 271000, China; 2Molecular Plant Pathology Laboratory, USDA-Agriculture
Research Service, Beltsville, MD 20705, U. S. A.
Abstract: Pear (Pyrus communis) transgenic plantlets which were introduced exogenous GUS gene were se-
lected as materials. Adventitious shoots were obtained from leaves of transgenic plantlets under kanamycin
selection and transgenic shoots were rooted. Histochemical assay showed the expression of GUS gene in regen-
erated shoots of transgenic plants and no GUS gene expression in regenerated shoots from non-transgenic
control. The results confirm that the expression of foreign gene into transgenic pear plants is stable during the
clonal propagation.
Key words: pear; transgenic plant; GUS gene; stable expression
收稿 2008-02-29 修定 2008-05-07
资助 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(0 1D S4 8)。
* E-ma i l：qi ngr ongs u n@ hot ma i l . co m；T e l：0 5 3 8 -
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外源基因在转基因植株中不能稳定表达，甚
至完全不表达是一个较为普遍的现象(李旭刚等
1998)。因此，外源基因在转基因植株中的表达
问题越来越受到重视。尤其是作物转基因的研究
进展较快，如转 Bt杀虫蛋白基因油菜(林良斌等
2002)、转 Cecropin B基因水稻(华志华等 1999)、
转 Bt基因玉米(刘宗华等 2003)等都证明转入基因
可在后代中稳定表达。但在果树转基因研究中，
大多仍停留在转基因植株的获得。基于外源基因
在转基因梨的无性繁殖后代中的稳定表达尚未见报
道，本文探讨外源基因GUS转入梨染色体组后在
转基因梨的无性繁殖后代中是否能稳定表达。
材料与方法
以AtSUC2韧皮部特异表达启动子驱动GUS
基因的转基因梨 ‘Old Home’ (Pyrus communis L.)
(孙清荣等 2008)的无菌苗为试材，于MM (MS+1
mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 IBA)+50 mg·L-1卡那霉素
(Km)的培养基上保存和增殖。
分别从转基因植株和非转基因植株摘取刚展
开幼嫩叶片，接种在含 10和 25 mg·L-1 Km的不
定梢诱导培养基上，评价在Km筛选条件下转基
因植株叶片的再生能力。
参照Jefferson (1987)的GUS染色法对转基因株
系叶片再生的不定梢进行GUS基因稳定表达分析。
在附加 0、5、10、25 mg·L-1 Km的生根培
养基上观察Km对转基因植株生根的影响，培养
30 d后计算生根率。
实验结果
1 Km存在下转基因植株叶片的不定梢再生潜力
为了证明转基因植株在无性繁殖后代中其转
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入的外源基因是否能稳定表达，调查转基因植株
叶片在含Km的不定梢诱导培养基上的不定梢再生
潜力的结果表明：转基因植株的叶片比非转基因
的表现对Km有较高的抗性。接种在含 10 mg·L-1
Km的不定梢诱导培养基上，转基因植株的叶片
仍保持绿色，在切伤处产生大量愈伤组织，并产
生较高的不定梢再生率(图 1-a)，达 52.8%；当附
加 25 mg·L-1 Km时，转基因植株的叶片仍有部分
是绿色，切伤处产生少量愈伤组织(图 1-b)，但
没有不定梢再生。而非转基因植株的叶片，不抗
Km，在附加 10 mg·L-1 Km的诱导培养基上，叶
片变浅绿或白化，没有愈伤组织和不定芽的形
成，最后死亡(图 1-c) ；而在不加Km的诱导培养
基上叶片不定梢再生率达 100% (图 1-d)。
2 转基因植株叶片再生不定梢的组织化学分析
GUS染色的结果表明：转入的外源GUS 基
因在转基因植株的叶片再生不定梢的无性繁殖后代
中能稳定表达(图 2-a、b)，而非转基因植株叶片
图 2 转基因植株和非转基因植株叶片再生不定梢GUS稳定表达的组织化学分析
Fig.2 Histochemical analysis of GUS expression in adventitious shoots from leaves of transgenic and non-transgenic plants
a 和 b：转基因植株叶片再生不定梢；c：非转基因植株叶片再生不定梢。
图 1 转基因植株和非转基因植株叶片在含Km诱导培养基上的不定梢再生
Fig.1 Shoot regeneration from leaf explants of transgenic plants and non-transgenic plants on induction medium containing Km
a 和 b：转基因植株叶片。a：Km 为 1 0 mg· L -1；b：Km 为 2 5 mg· L -1。c 和 d：非转基因植株叶片。c：Km 为 1 0 mg· L -1；
d：Km 为 0 mg· L -1。
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再生不定梢没有GUS活性(图2-c)。这表明AtSUC2
启动下的外源基因结合到梨转基因植株的基因组
中，通过无性繁殖保存并传递给后代。
3 Km存在下转基因株系的生根能力
Km选择压存在下，转基因植株的生根能力
比非转基因的植株明显提高(表 1)。在生根培养基
上附加 5或 10 mg·L-1 Km不影响转基因植株的生
根率，其生根率和在不加Km生根培养基上的生
根率几乎相同。但Km却影响根的伸长，在不加
Km的生根培养基上转基因植株可形成很长的根(图
3-a)，而在低浓度的 5 mg·L-1 Km下，根较粗、较
短，延长培养时间也不能促使根伸长(图 3-b)。当
附加 25 mg·L-1 Km时，转基因植株的生根率大大
下降，仅为 42.6%，且根更短(图 3-c)，但根短
并不影响移栽成活率(资料未列出)。而非转基因
植株在含5 mg·L-1 Km的生根培养基上不能生根(图
3-d)。这说明Km选择压对转基因植株生根生长的
影响大于对转基因植株增殖生长的影响，因为转
基因株系在附加 25 mg·L-1 Km的MM上增殖与非
转基因株系在MM上的增殖生长相似(资料未列
出)。
讨　　论
梨转基因植株叶片在Km选择压下，不定梢
再生成功，获得的外源GUS基因在再生的不定梢
中稳定表达，说明外源基因在转基因植株的无性
繁殖后代中是遗传的，这和已有报道中的转基因
油菜种子后代中分离出Km抗性植株并在这些抗性
植株中检测到了Bt杀虫蛋白基因表达的结果(林良
斌等 2002)相类似。在 Km选择压下，转基因植
株的生根能力及其叶片不定梢再生能力都明显提
高，但不定梢再生率低于未转基因植株在不加
Km的培养基上的再生率(Sun等 2005)。生根培养
基中附加 5或 10 mg·L-1 Km不影响转基因植株的
生根率，但影响根的发育，抑制根的伸长。这
表明转基因植株获得的外源基因的卡那霉素抗性水
平有一定程度的抗性，而超过一定浓度即不再表
现出抗性。植物的不同组织类型对抗生素的敏感
性不同，Bornhoff等(2005)报道葡萄胚性组织对
Km非常敏感，10 mg·L-1就可使其致死，而胚和
发芽胚能耐受 50~100 mg·L-1 Km。本文中，转
基因的梨植株的不同组织对Km的敏感性也不同，
根比叶更敏感。
转基因植株的叶片再生不定梢不是所有芽梢
都表现出 GUS染色，其可能的原因有二：一是
因为 AtSUC2是拟南芥蔗糖-H+协同运输蛋白基因
启动子，在源叶中高度表达，而在库中不表达(张
凌云和张大鹏 2003)，即本文中表现的充分成长的
芽梢组织中检测到较强的GUS活性(光合作用制造
糖并运输到活跃生长部位)，而在幼嫩芽梢组织中
检测不到GUS活性(幼嫩组织需要糖的输入来支持
其活跃的生长)，这与已报道的转基因草莓中获得
表 1 不同Km水平对转基因植株生根率的影响
Table 1 Effect of Km on rooting of pear transgenic lines
%

株系
Km浓度 /mg·L-1
0 5 1 0 25
非转基因植株 95.8 0 0 0
转 GUS基因植株 95.6 95.6 95.1 42.6
图 3 Km对转基因植株和非转基因植株生根的影响
Fig.3 Effects of Km on rooting of transgenic and non-transgenic plants
a~c：转基因植株。a：0 mg·L-1 Km；b：5 mg·L-1 Km；c：25 mg·L-1 Km。d：非转基因植株(5 mg·L-1 Km)。
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的结果(Zhao等 2004)一致；二是转基因的植株是嵌
合体。
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