全 文 ：植物生理学通讯 第 40卷 第 5期，2004年 10月 567
植物生长调节剂对转基因鱼腥藻7120生长与外源基因表达的影响
刘志伟1,* 张晨1 侯雨文1 郭勇2
1 嘉应学院生物系，梅州 514015；2 华南理工大学食品与生物工程学院，广州 510640
提要 适宜浓度的 IBA、6-BA、赤霉酸和氯化胆碱均促进转基因鱼腥藻 7120 生长，提高其生物量，不影响外源基因表达，
但从总体上讲高浓度植物生长调节剂则抑制藻细胞生长，降低外源基因表达水平。这些植物生长调节剂混合施用促进转
基因鱼腥藻生长效果不如单一因子好，外源基因表达水平也略有下降。
关键词 植物生长调节剂；转基因鱼腥藻 7120；生长；外源基因表达
Effect of Plant Growth Substances on Growth and Exogenous Gene Expres-
sion of Recombinant Anabaena sp. PCC7120
LIU Zhi-Wei1,*, ZHANG Chen1, HOU Yu-Wen1, GUO Yong2
1Department of Biology, Jiaying College, Meizhou 514015; 2College of Food Engineering and Biotechnology, South China Univer-
sity of Technology, Guangzhou 510640
Abstract Appropriate concentration of indole-3-butyeic acid (IBA), 6-benzyladenine (6-BA), gibberelic acid
(GA3) and choline chloride (CC) could promote cell growth of recombinant Anabaena sp. PCC7120, and had
no effect on exogenous gene expression. The high concentration of IBA, 6-BA, GA3 and CC would restrain cell
growth and reduce exogenous gene expression. When IBA, 6-BA, GA3 and CC were added to medium together,
the promotion to cell growth was weaker than the action of anyone plant growth substances, and exogenous
gene expression level was reduced slightly.
Key words plant growth substances; recombinant Anabaena sp.PCC7120; growth; exogenous gene expres-
sion
收稿 2004-01-30 修定 　 2004-06-28
资助　 广东省自然科学基金项目(980541)。
* E-mail: zhweiliu@vip.sina.com; Tel: 0753-2186623
近年来，分子遗传学和基因工程研究证实，
大肠杆菌的载体和启动子往往可以适用于蓝藻，
尤其是单细胞蓝藻的转基因，从而促进了蓝藻基
因工程较快发展，蓝藻已成为基因工程中越来越
重要的实验材料。鱼腥藻是藻类分子生物学的模
式藻种，有多种外源基因已在鱼腥藻中成功表达[1]，
但尚未见转基因鱼腥藻高效培养方面的报道。另
外，王捷和郭勇[2]用三亲结合转移方式将 a型人
肿瘤坏死因子(TNF-a)基因转入鱼腥藻7120 中并
得到表达，这为多肽药物生产开创了一种新的实
用的表达系统。我们在转基因鱼腥藻摇瓶培养中
曾观察到藻的生长除了需要合适营养源外，一些
生长因子也有较大影响[3,4]。本文探讨植物生长调
节剂吲哚丁酸(IBA)、6- 苄基腺嘌呤(6-BA)、赤
霉酸(GA3)和氯化胆碱(CC)对转基因鱼腥藻生长和
外源基因表达的影响，以期寻找高效培养转基因
鱼腥藻的方法。
材料与方法
转基因鱼腥藻7120(Anabaena sp. PCC7120)由
华南理工大学生化实验室保藏。基本培养基为含
25 mg·mL-1新霉素的BG-11 培养液[5]，混养时加9
g·L-1蔗糖、2.25 g·L-1硝酸钠，根据实验需要还添
加一定量的植物生长调节剂。120℃湿热灭菌 20
min。接种量5%，光照度1 000 lx，光暗周期12
h/12 h，25℃，100 mL 锥形瓶装50 mL 培养液，
旋转式摇床转速150 r·min-1。每种浓度植物生长调
节剂重复 3 次，以不加生长调节剂作对照，用 t
检验法检验其显著性。生物量测定用干重法和比
浊法[3]。可溶性蛋白含量测定用考马斯亮蓝法[6]，
TNF-a表达量测定用SDS-PAGE, 图谱以凝胶成像
系统扫描，得到 TNF 占可溶性蛋白的百分含量。
结果与讨论
1 植物生长调节剂对转基因鱼腥藻生长的影响
如图1-a所示，IBA在 300 mg·L-1以内，对转
植物生理学通讯 第 40卷 第 5期，2004年 10月568
基因藻生长的促进作用随IBA浓度的增加而增强；
大于300 mg·L-1时，促进作用减弱，浓度为1 mg·L-1
时，则显著(P<0.05)抑制生长。IBA最适浓度为300
mg·L-1，显著(P<0.05)促进藻细胞生长。
与 IBA 相似，6-BA 的作用在低浓度不显著，
浓度增大时促进作用增强，150 mg·L-1 时达到最
大，培养 15 d 的生物量增加量比不加 6-BA 的显
著(P<0.05); 浓度大于300 mg·L-1后，促进作用减
弱， 500 mg·L-1抑制生长(图1-b)。
GA3 有促进植物细胞伸长的作用，这与其增
强细胞分裂、促使细胞壁松弛和增加细胞渗透能
力有关，G A 3 还能影响某些特定酶的 m R N A 转
录。GA3 小于 30 mg·L-1 时有促进作用，5 mg·L-1
促进作用最显著(P<0.05); 浓度达到50 mg·L-1时抑
制生长，而且浓度增大，其抑制作用增强(图1-c)。
从生长进程(图 1-d)看，GA3 作用在对数生长末期
比较明显，而根据 GA3 的性质，在中性或微碱性
条件下稳定下降，在碱性溶液中可能是因受中和
而失效，实际培养过程中常见到pH较高(10左右)
时 GA3 稳定。推测可能在培养初期GA3 稳定性未受
影响时就已经进入细胞，因此一直起作用。
CC 是一种小分子胆碱类活性物质，能改善
作物的多种生理活动[7]，维护生物膜的稳定性[8]。
图1-a显示，浓度低于400 mg·L-1的CC对转基因鱼
腥藻生长有促进作用，各种浓度下的促进效果相
近，300 mg·L-1的效果最好(P<0.05); 高浓度的CC
表1 植物生长调节剂对转基因鱼腥藻外源基因表达的影响
Table 1 Effect of plant growth substances on the exogenous
gene expression of recombinant Anabaena sp. PCC7120
植物生 植物生长调节 可溶性蛋白 TNF表达
长调节剂 剂浓度/mg·L-1 含量/g·g-1(DW) 水平/%
IBA 0 0.2873 21.56
100 0.2902 22.03
200 0.2863 21.43
300 0.2916 21.67
400 0.2859 21.02
500 0.2787 20.31
1 000 0.2606 17.13
6-BA 0 0.2873 21.56
100 0.2806 21.04
150 0.2893 21.33
200 0.2910 20.81
300 0.2831 19.22
400 0.2741 18.68
500 0.2629 19.02
G A 3 0 0.2873 21.56
5 0.3001 21.97
10 0.2972 21.38
15 0.2942 21.03
25 0.2811 19.12
50 0.2776 18.71
C C 0 0.2873 21.56
100 0.2911 22.08
200 0.2937 21.43
300 0.2989 21.29
400 0.3006 20.86
500 0.2798 21.01
1 000 0.2684 19.23
图1 植物生长调节剂对转基因鱼腥藻生长的影响
Fig.1 Effect of plant growth substances on the growth of recombinant Anabaena sp. PCC7120
植物生理学通讯 第 40卷 第 5期，2004年 10月 569
表2 植物生长调节剂混合使用对转基因鱼腥藻生长和外源基因表达的影响
Table 2 Effect of mixed plant growth substances on the growth and exogenous gene expression of recombinant Anabaena sp. PCC7120
生长调节剂 培养15 d的生物量/g·L-1 可溶性蛋白含量/g·g-1(DW) TNF表达水平/%
对照 2.691±0.037 0.2873 21.56
IBA 3.025±0.033 0.2916 21.67
6-BA 2.951±0.031 0.2893 21.33
G A 3 2.933±0.019 0.3001 20.97
C C 2.938±0.026 0.2989 21.29
IBA+6-BA 2.936±0.017 0.2853 20.88
IBA+GA 3 2.866±0.025 0.2861 21.03
IBA+CC 2.913±0.027 0.2912 20.62
6-BA+GA3 2.716±0.043 0.2839 19.83
6-BA+CC 2.847±0.088 0.2879 19.96
G A 3+ C C 2.783±0.045 0.2932 20.13
IBA+6-BA+GA3 2.706±0.051 0.2702 18.23
IBA+6-BA+CC 2.907±0.028 0.2831 18.79
IBA+GA 3+CC 2.801±0.055 0.2902 19.16
6-BA+GA3+CC 2.753±0.021 0.2852 20.13
IBA+6-BA+GA3+CC 2.712±0.066 0.2678 18.46
抑制生长，生物量明显呈下降趋势，但浓度增大
至50 mg·L-1 时转基因藻仍能正常生长，并不死亡。
2 植物生长调节剂对转基因鱼腥藻外源基因表达
的影响
从表1 可知，植物生长调节剂对转基因鱼腥
藻外源基因表达有一定的影响。
低浓度 IBA 下的 TNF 表达水平维持在约 22%
的水平，这时基因表达不受 IBA 影响；当浓度高
于 300 mg·L-1 时，表达水平开始下降，浓度为
1 000 mg·L-1 时，TNF 表达水平显著(P<0.05)下
降，这可能是 IBA 影响细胞分裂，导致转基因鱼
腥藻重组质粒拷贝数降低造成的。
低浓度6-BA对转基因鱼腥藻外源基因的表达
影响不大，但6-BA 浓度大于400 mg·L-1 后，TNF
表达水平显著(P<0.1)降低。
从GA3 对转基因鱼腥藻7120细胞蛋白含量和
TNF 表达水平的影响看，GA3 低于 15 mg·L-1 时，
藻细胞的蛋白质含量和 TNF 表达水平能维持原有
水平，甚至有轻微增加，但GA3 浓度高于25 mg·L-1
时，TNF 表达水平下降(P<0.1)。
低浓度CC对转基因鱼腥藻的TNF表达水平几
乎没有影响，CC 浓度大于1 000 mg·L-1 则显著降
低转基因鱼腥藻的 TNF 表达水平(P<0.1)。
3 几种植物生长调节剂的混合对转基因鱼腥藻生
长与外源基因表达的影响
将各种植物生长调节剂单一作用的最适浓度
(IBA 300 mg·L-1、6-BA 300 mg·L-1、GA3 5 mg·L-1)
混合加入培养基中的结果(表2)表明，不同植物生
长调节剂混合后对转基因鱼腥藻7120生长的促进
作用减弱，效应不如单一使用时好，但不抑制生
长。另外，植物生长调节剂混合不能促进 TNF 表
达，在所用的实验浓度下，TNF 表达水平均略有
下 降 。
参考文献
1 张晨,刘志伟,郭勇.藻类基因工程研究进展. 嘉应大学学报,
2001,(6):97~100
2 王捷,郭勇.人肿瘤坏死因子a穿梭表达载体的构建. 华南理
工大学学报,1998,26(4):82~85
3 刘志伟,郭勇,张晨.碳氮源对转基因鱼腥藻 Anabaena sp.
PCC 7120培养的影响.工业微生物, 2001,31(2):23~25
4 张晨,刘志伟,郭勇.环境因子对转基因鱼腥藻培养的影响.工
业微生物,2002, 32(2): 26~29
5 Richard WC. Culturing methods for cyanobacteria. Method
Enzymol,1988, (3): 68~95
6 Bradford MM. A rapid and sensitive method for the
quantitation of microgram quantities of protein utilizing the
principle of protein-dye binding. Anal Biochem, 1976, 72:
248~254
7 宓容钦,李锦树,王洪春.生物膜组分对膜功能和膜脂相变的
调控III.磷脂脂质体对玉米根端线粒体ATP酶活力的影响.
植物生理学报,1983,9:217~222
8 陈以峰,周燮. 氯化胆碱对多种逆境下作物膜稳定性的影响.
华北农学报,1997,12(2):54~58