全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
#""")$"!*
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#
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$
#",+&"&
%
-
,.//0,#""")$"!*,!"#$,"$,"&!
收稿日期$
!"#%)##)!*
&修改稿收到日期$
!"#$)"#)!$
基金项目$国家自然科学基金"
%"1&""%*
#&国家
1+%
(计划前期研究专项资助"
!"#!23+!!!"$
#
作者简介$杜
!
驰"
#11"(
#!女!在读硕士研究生!主要从事植物分子生物学研究)
"
通信作者$张富春"
#1&!(
#!男!博士!教授!主要从事分子生物学与基因工程研究)
4)56.7
$
89:;
-
<
!
;
-
<,=><,:0
盐胁迫下花花柴
1-2$%&
对
(
!
)*
超氧化物歧化酶基因的调控研究
杜
!
驰!廖茂森!张
!
霞!张富春"
"新疆大学 生命科学与技术学院!新疆生物资源基因工程重点实验室!乌鲁木齐
%""$&
#
摘
!
要$植物
5.?@A
能够参与盐胁迫下基因表达的调控)在盐胁迫条件下盐生植物花花柴
!"#%1
"
$%!"#%1
#
呈现显著性差异表达!为了探讨
!"#%1
的靶基因及其对靶基因的调控方式!通过生物信息学分析"
BCC
D
$%%
D
760C)
E
F0,0GH7=,IF
E
%
D
/?@AJ6F
E
=C
%#!预测
$%!"#%1
的靶基因分别为
2<
%
K0
超氧化物歧化酶"
LIM
#基因
&(#
和
&(!
)利用
?A24
技术从花花柴中克隆到
&(#
和
&(!
基因全长序列!分别命名为
$%&(#
和
$%&(!
)
N
?J)O2?
结果表明$"
#
#
$%!"#%1
在盐胁迫的花花柴茎中上调表达!在新叶中下调表达&
$%&(#
在盐胁迫的老
叶中上调表达!而在老茎和根中下调表达&
$%&(!
在盐胁迫的老茎和根中上调表达)"
!
#
%""55G7
%
P@627
胁迫
!$
"
$B
!
$%!"#%1
与对照无显著差异&
$%&(#
的表达为对照的
%
倍以上!而
$%&(!
的表达没有显著差异)
研究表明!花花柴的
$%!"#%1
和
$%&(#
*
$%&(!
有组织差异性表达!盐胁迫可以影响
$%!"#%1
和
$%&(#
*
$%&(!
基因的表达以适应盐胁迫产生的氧化危害)
关键词$花花柴&盐胁迫&
!"#%1
&
2<
%
K0
超氧化物歧化酶&表达分析
中图分类号$
Q+1
文献标志码$
A
+,
-
(./0#"*"1"
22
,345#*67(
2
,3"8#!,9#:;(0/:,<,*,=8
2
3,::#"*
>
?
1-2$%&#*3$()*-/-$"$4
5
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MR2B.
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PSAIT6G/=0
!
KUA@VW.6
!
KUA@VX<:B<0
"
"
W.0
-
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E
Y=
Z
P6HGF6CGF
Z
G93.G7G
E
.:67?=/GV=0=C.:40
E
.0==F.0
E
!
2G7=
E
=G9P.9=L:.=0:=60>J=:B0G7G
EZ
!
W.0
-
.60
E
R0.)
[=F/.C
Z
!
RF<5
N
.%""$&
!
2B.06
#
@>:03/60
$
LG5=
D
760C5.?@A/6F=.0[G7[=>.0
E
=0==;
D
F=//.G0F=
E
<76C.G0<0>=F/67C/CF=//,$%!"#%1
!
6
5.?@A9FG5B67G
D
B
Z
C.:$)*+,"-")%).
/
"%)
!
D
F=/=0C=>6/.
E
0.9.:60C>.99=F=0C.67=;
D
F=//.G0<0>=F/67C/CF=//,
S0GF>=FCG.0[=/C.
E
6C=CB=C6F
E
=C
E
=0=/G9$%!"#%160>.C/F=
E
<76CGF
Z
=99=:CCGCB=C6F
E
=C
E
=0=/
!
\=
D
=F)
9GF5=>G07.0=H.G.09GF56C.:/6067
Z
/./
"
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D
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D
760C
E
F0,0GH7=,IF
E
%
D
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E
=C
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%
K0/<
D
=FG;)
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LIM
#
E
=0=/&(#60>&(!\=F=
D
F=>.:C=>6/CB=C6F
E
=C
E
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E
CB
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N
<=0:=/G9&(#60>&(!
"
065=>$%&(#60>$%&(!F=/
D
=:C.[=7
Z
#
\=F=:7G0=>H
Z
E
?A24
C=:B0G7G
EZ
,
N
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$"
#
#
JB==;
D
F=//.G0G9$%!"#%1\6/<
D
)F=
E
<76C=>.0CB=/C=5/
G9CB=/67C)/CF=//=>$0%).
/
"%)
!
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E
<76C=>.0CB=0=\7=6[=/
&
JB==;
D
F=//.G0G9$%&(#\6/<
D
)
F=
E
<76C=>.0CB=G7>7=6[=/G9CB=/67C/CF=//=>
D
760C
!
HG\0)F=
E
<76C=>.0CB=G7>/C=5/60>FGGC/
&
JB==;)
D
F=//.G0G9$%&(!\6/<
D
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E
<76C=>.0HGCBG7>/C=5/60>FGGC/G9CB=/CF=//=>
D
760C,
"
!
#
]B=0
D
760C
/CF=//=>\.CB%""55G7
%
P@6279GF!$
"
$B
!
CB==;
D
F=//.G0G9$%!"#%1/BG\=>0G/.
E
0.9.:60C>.99=F=0:=
:G5
D
6F=>CGCB=:G0CFG7
&
CB==;
D
F=//.G0G9$%&(#\6/5GF=CB60%)9G7>G9CB6CG9:G0CFG7
&
\B=F=6/CB==;)
D
F=//.G0G9$%&(!/BG\=>0G/.
E
0.9.:60C>.99=F=0:=\.CB/67CCF=6C5=0C,JB=/=F=/<7C/.0>.:6C=>CB6CCB=
=;
D
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!
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D
F=//.G0G9$%!"#%1
!
$%&(#60>$%&(!\6/.097<=0:=>H
Z
/67C/CF=//
!
\B.:B56^=/$0%).
/
"%)F=/./CCGCB=>656
E
=G9G;.>6)
C.G0:6H
Z
/67C/CF=//,
A,
?
B"3!:
$
$)*+,"-")%).
/
"%)
&
/67C/CF=//
&
!"#%1
&
2<
%
K0/<
D
=FG;.>=>./5&
=;
D
F=//.G06067
Z
/./
!!
干旱半干旱区土壤的盐碱化直接影响农作物生
长!导致农作物减产)通过种植盐生植物可以降低土
壤的盐碱含量来改良土壤&同时通过培育耐盐农作物
新品种!以增强农作物的耐盐性+#,)在新疆的干旱盐
碱荒漠环境中生长的盐生植物花花柴"
$)*+,"-")
%).
/
"%)
#就是优势代表种类)花花柴不仅在盐碱环
境生长旺盛!还能降低土壤中的盐碱含量+!,)因此
挖掘花花柴中丰富的耐盐基因!探讨基因独特的调
控机制!对于了解花花柴在盐胁迫下的生存适应机
制!阐明耐盐分子机理!具有重要的应用价值)
实验室前期利用
U.L=
N
!"""
测序技术对花花
柴转录组数据分析发现!盐胁迫下花花柴显著差异
表达
5.:FG?@A
"
5.?@A
#有
+#
个!这些盐胁迫响
应变化的
5.?@A
是否具有相应的调控功能值得关
注)作为真核生物中一类内源性*具有调控功能的
5.?@A
!大小约为
!"
"
!*
个核苷酸!常通过负调控
靶基因表达参与植物的生长发育!并受逆境胁迫诱
导表达发生变化+%,)许多研究证实
5.?@A
参与多
种胁迫应答+$,)
L<0^6F
等在干旱*盐害*冷害*脱落
酸胁迫下构建拟南芥幼苗的
5.?@A
文库!最先克
隆出了
!"#%1
等与逆境胁迫应答相关的
5.?)
@A
+
*
,
!并且
!"#%1
在拟南芥和水稻中十分保守)
由于
5.?@A
分析多集中在
5.?@A
的成熟体!前体
的分析较少!虽然已有多种
5.?@A
前体分析软件!
但对无基因组信息的植物种类!其
5.?@A
前体序
列的获得存在一定困难)
本研究以盐胁迫下显著差异表达的花花柴
!"#%1
"
$%!"#%1
#为研究对象!通过克隆*序列比
对获得的
$%!"#%1
前体并进行保守性分析)通过
生物信息学分析对
$%!"#%1
的靶基因进行预测和
验证!发现
$%!"#%1
的靶基因是
!
种
2<
%
K0
超氧
化物歧化酶"
LIM
#基因"
&(
#$细胞质
$%&(#
和
叶绿体
$%&(!
)通过
?A24
技术克隆获得靶基因
$%&(#
*
$%&(!
的全长序列!同时采用
?PT)
?A24
技术+&,分析了
$%!"#%1
对靶基因
$%&(#
*
$%&(!
作用的剪切位点)为深入阐明花花柴在盐
胁迫下
$%!"#%1
和靶基因
$%&(#
*
$%&(!
的表
达特性奠定了理论基础!有助于揭示
$%!"#%1
在花
花柴盐胁迫条件下发挥的调控作用)
#
!
材料和方法
C,C
!
实验材料
花花柴种子采于新疆五家渠
#"%
团野外盐碱地
生长的花花柴植株上)将采集的种子!播种于填充
基质"珍珠岩
_
蛭石
%`_#
!用双子叶植物营养液拌
湿#的花盆中!在温度"
!$a!
#
b
!光照
%"""7;
"昼%
夜$
#&B
%
B
#!相对湿度为
$"c
"
&"c
的条件下进
行花花柴幼苗培养!并施以
#
%
$TL
"
TE
=60>
L^GG
E
#培养液育苗)
CDE
!
3"1-2$%&
及其前体获得
$%!"#%1
前 体 序 列 "
2VRVRR2R2AV)
VR2V2222AV
#从花花柴小
?@A
文库高通量测
序结果中获得)通过生物信息学预测分析获得
$%1
/
*+1!"#23
!二级茎环发卡结构采用
BCC
D
$%%
F06,
CH.,<0.[.=,6:,6C
%
+,和
BCC
D
$%%
F06,CH.,<0.[.=,6:,
6C
%
:
E
.)H.0
%
?@A9G7>,:
E
.
进行分析)
CD$
!
3"1-2$%&
的靶基因预测
$%!"#%1
序列与花花柴
4LJ/
上传至
D
/?@A
C6F
E
=C
"
BCC
D
$%%
D
760C
E
F0,0GH7=,IF
E
%
D
/?@AJ6F
E
=C
%#)
采用最优化参数预测
5.?@A/
靶基因+,!并在
R0.)
D
FGC
注释其功能"
BCC
D
$%%
\\\,<0.
D
FGC,GF
E
%#)
CDF
!
3"1-2$%&
前体序列的克隆
用
JF.8G7
"
S0[.CFG
E
=0
!
JF.8G74;CF6:CY.C
#提取
花花柴各组织
?@A
!操作参照说明书)用
@M)!"""
和
#,*c
琼脂糖凝胶电泳检测
?@A
)将总
?@A
分
离
5?@A
"
OFG5=
E
6
!
OG7
Z
AJF6:C
#
5?@AS/G76C.G0
L
Z
/C=5
$
#!合成
*d
%
%d)?A24:M@A
"
S0[.CFG
E
=0
!
V=0=?6:=FY.C
#!具体操作步骤参照说明书)取
:M@A#
%
P
!用
4)
5
酶进行
O2?
反应"
J6Y6?6
!
J6Y6?64;4)
5
#
#!将扩增产物连接至
D
4ALe)J*
克隆载体"北京全式金公司!
D
4ALeJT)J*K=FG
27G0.0
E
Y.C
#!转化
JF60/7)J#
感受态细胞"北京全
式金公司!
JF60/#)J#2B=5.:67
Z
2G5
D
C=0C2=7
#)
%+b
过夜培养!挑取单克隆!进行
O2?
验证并送上
海生工生物工程有限公司测序)
C,G
!
靶基因的克隆
通过
@23S
搜索同源序列!设计保守引物!而后
将
O2?
反应获得序列核心片段设计
?A24
特异性
%&
$
期
!!!!!!!!
杜
!
驰!等$盐胁迫下花花柴
!"#%1
对
2<
%
K0
超氧化物歧化酶基因的调控研究
引物!送上海生工生物工程有限公司合成)首先进
行非特异性
O2?
扩增!获得大量非特异片段"
S0)
[.CFG
E
=0
!
O76C.0<5
#
4)
5
M@A OG7
Z
5=F6/= U.
E
B
X.>=7.C
Z
#!然后分别进行
*d)?A24
和
%d)?A24
反
应!具体操作步骤参照说明书)
#c
琼脂糖凝胶电
泳!核酸染料染色成像!取正确的
O2?
产物直接连
接
D
4ALe)J*
克隆载体!转化
JF60/7)J#
感受态细
胞!挑取单克隆进行
O2?
验证!送上海生工生物工
程有限公司进行测序)
CDH
!
3"1-2$%&
I
+J4K+
定量分析
用
JF.8G7
提取花花柴总
?@A
!每份组织
%
个重
复)合成
:M@A
"
J6Y6?6
!
I0=LC=
D
OF.5=L:F.
D
C
#
5.?@A:M@AL
Z
0CB=/./Y.C
#!具体操作按照说明
书进行)应用引物设计软件
OF.5=FOF=5.=F*,"
设
计定量引物"表
#
#)应用
N
?J)O2?
技术"
J6Y6?6
!
Le3?
#
OF=5.;4;4)
5
JT
&
#在
A3S+*""?=67
J.5=O2?
仪器上进行
$%!"%1
表达分析!具体反
应体系和步骤参照说明书)
O2?
反应结束后!用熔
解曲线和
!c
琼脂糖凝胶电泳验证产物特异性)每
个样品设
%
次重复)在前期的筛选与分析后!选择
$%*.
为内参基因)相对表达量通过
!
(

2C
"
2C
$循
环阈值#进行计算+1,)
CDL
!
靶基因
I
+J4K+
定量分析
?@A
提取及反转录等参照
C,G
节)应用
OF.5=F
OF=5.=F*,"
软件设计靶基因
$%&(#
和
$%&(!
的
表
C
!
I
+J4K+
所用引物序列
J6H7=#
!
OF.5=F/=
N
<=0:=/.0
N
?J)O2?
引物名称
OF.5=F/065=
引物序列"
*d
#
%d
#
OF.5=F/=
N
<=0:=
"
*d
#
%d
#
$%!"#%1?J 2VJVJJ2J2AVVJ2V2222AV
$%*.X# A222VAJ222AJJ22VA2
$%*.?# JVJ2J222VAA2AAJ2J2AVJA2
$%3%6"-X AVVJ2A2VA22AV2AAVAJ2A
$%3%6"-? JV2JVVAJJ2JVVAVAJVVJV
$%&(#
N
X V2JJVVJVA2A2AA2AAA2VV
$%&(#
N
? A22VJ2JJ2V22AA2JVJVA
$%&(!
N
X A22A22AJ2AAJ2VJ2AVJ22
$%&(!
N
? AVJVAVAVJAA2AA2V22JJ2V
定量引物!内参基因选择
$%3%6"-
"表
#
#)
C,&
!
统计学分析
应用
OF./5*
软件进行统计学分析!包括采用
双变量相关模式分析
$%!"#%1
和靶基因
$%&(#
*
$%&(!
的表达模式!采用回归分析中的曲线估算
分析
$%!"#%1
与其靶基因
$%&(#
*
$%&(!
的
表达关系)
!
!
结果与分析
EDC
!
3"1-2$%&
前体的获得及分析
$%!"#%1
前体"
$%1
/
*+1!"#%1
#由小
?@A
文库高通量测序获得!经过二级结构分析和与
5.?)
36/=
前体序列同源性分析后!确认为
$%1
/
*+1
!"#%1
前体序列"图
#
#)对
$%!"#%1
成熟序列
与其他物种
!"#%1
进行比较"表
!
#!发现
!"#%1
序列在物种间保守!序列相似度很高)
!"#%1
成熟
序列在毛白杨"
78
/
9,9.68!+-68.)
#*水稻"
:*
;
<).)6"1
=)
#和拟南芥"
3*)>"?8
/
.".6@),")-)
#等植物种类中仅
有一个碱基差异!
$%!"#%1
与拟南芥
!"#%1
有两
个碱基差异"表
!
字母下划线表示#)
EDE
!
3"1-2$%&
靶基因的分析
植物
5.?@A
与靶基因的高度互补!有利于预
测靶基因+#",)预测分析表明花花柴
$%!"#%1
具
有
$%&(#
和
$%&(!
等两个靶基因)通过已鉴
定
5.?@A
与靶基因在线服务器
?@AB
Z
HF.>
预测
靶向序列!发现
$%!"%1
对靶基因的作用发生在
$%&(#
的
*d)RJ?
和
$%&(!
的
%d)I?X
区域)
表
E
!
3"1-2$%&
与其他植物种类
1-2$%&
的序列比对
J6H7=!
!
L=
N
<=0:=67.
E
05=0CH=C\==0$%!"#%1
60>CB=.FGFCBG7G
E
.0GCB=F/
D
=:.=/
物种
L
D
=:.=/
!"#%1
序列比对
L=
N
<=0:=67.
E
05=0CG9!"#%1
3*)>"?8
/
.".6@),")-)
"
!"#%1
#
RVRVRR2R2AVVR2A2222RV
78
/
9,9.68!+-68.)
"
!"#%1
#
RVRVRR2R2AVVR2V2222RV
:*
;
<).)6"=),P
"
!"#%1)
#
RVRVRR2R2AVVR2A2222RR
:*
;
<).)6"=),P
"
!"#%1>
#
RVRVRR2R2AVVR2V2222RV
$)*+,"-")%).
/
"%)
"
$%!"#%1
#
2VRVRR2R2AVVR2A2222AV
图
#
!
$%1
/
*+1!"#%1
前体基因片段转录后所形成的茎环结构
X.
E
,#
!
JB=
D
F=>.:C=>/C=5)7GG
D
G9$%1
/
*+1!"#%1
D
F=:E
5=0C69C=FCF60/:F.
D
C.G0
$&
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
!!
通过
?A24
获得靶基因全长序列!拼接
$$+0C
*d)?A24
和
*#$0C%d)?A24
片段!获得全长
+&&0C
的
$%&(#
序列!
I?X
区含有
$!0C
!
*d)RJ?
和
%d)RJ?
分别为
1"0C
和
!#$0C
)
I?X
编码
#*%
个
氨基酸!分子量约为
#*,$1 M^
!
D
S
为
*,&#
!不具信
号肽&
$%&(#
具有
!
个与其他物种相似的保守
2LM#
标签$
VXUfUAPVMJJ
和
V@AVV?fA2)
VSS
&
2
Z
/)1
和
2
Z
/)*+
形成二硫键&
$%&(#
活性中
心是
U./)$&
*
$
*
&%
*
"
*
#!"
和
A/
D
)%
&
2<
!g结合位
点是
U./)$&
*
$
*
&%
*
#!"
&
K0
!g结合位点是
U./)&%
*
+#
*
"
和
A/
D
)%
"图
!
!
A
#)
$%&(!
序列是由
%&&0C*d)?A24
和
$#*0C
%d)?A24
片段拼接得到!获得全长
1+0C
!
I?X
区
含有
&+0C
!
*d)RJ?
和
%d)RJ?
分别为
&%0C
和
图
!
!
花花柴
$%&(#
和
$%&(!
的
I?X
区核酸和氨基酸序列
矩形示
Y:2LM#
活性位点&椭圆示
2<
!g结合位点&
三角形示
K0
!g结合位点&双下划线为保守的
2LM
标签
X.
E
,!
!
@<:7=GC.>=60>>=><:=>65.0G6:.>/=
N
<=0:=/
G9$%&(#I?X
"
A
#
60>$%&(!I?X
"
3
#
JB=F=:C60
E
7=.0>.:6C=/CB=6:C.[=/.C=G9CB=Y:2LM/
!
=7.
D
/=
.0>.:6C=/CB=2<
!g
H.0>.0
E
/.C=
!
CF.60
E
7=.0>.:6C=/
CB=K0
!g
H.0>.0
E
/.C=
!
C\G:G0/=F[=>2LM/.
E
06C6F=/BG\0.06>GE
067
D
=
D
C.>=
.//BG\0.0:.F:<76FF=:C60
E
7=
!$&0C
)
I?X
编码
!!*
个氨基酸!分子量约为
!!,&+
M^
!
D
S
为
*,+
!具有信号肽!信号肽剪切位点在碱
基
!"
"
!#
之间&
$%&(!
具有
!
个与其他物种相似
的保守
2LM!
标签$
VXUPU4XVMJJ
和
V@AV)
V?PA2Vff
&
2
Z
/)#!
和
2
Z
/)!#+
形成二硫键&
$%&(!
活性中心是
U./)##+
*
##1
*
#%$
*
#*#
*
#1#
和
A/
D
)#*$
&
2<
!g结合位点是
U./)##+
!
##1
!
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!
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!g结合位点是
U./)#%$
!
#$!
!
#*#
和
A/
D
)#*$
"图
!
!
3
#)
为了探讨植物中
2LM/
进化模式和系统发育关
系!
&(.
基因编码氨基酸序列经
27全局比
对!再以
@=.
E
BHGF)hG.0.0
E
+
##
,法用
T4VA*,"
制作系
统发育树"图
%
#)可以看到所有的
2LM/
能够聚类为
两支)花花柴
Y:2LM#
属于左侧定位于细胞质的
2LM/
!显示其与菊科植物有较近的进化距离!诸如加
拿大一枝黄花"
8,"?)
A
8%)-)?+-.".
!
I"$11&
#*向日葵
"
B+,")-6@9.)--99.
!
2AU"&$*$
#和薇甘菊"
C"D)-")
!"%*)-6@)
!
A2K*#$$$
#!而与禾本科植物具有较远的
进化距离!如结缕草"
E8
;
.")
F
)
/
8-"%)
!
A4f$%%"1
#*水
牛草"
&+-%@*9.)!+*"%)-9.
!
A3O&*%!*
#和水稻"
:*
;
<)
.)6"=)
!
3A2#"##"
#)花花柴
Y:2LM!
属于定位于叶
绿体的
2LM/
!同样与菊科植物具有较近的亲缘关系!
诸如加拿大一枝黄花"
0%)-)?+-.".
!
I"$11+
#)与禾
本科植物小果野蕉"
C9.))%9!"-)6)
!
AXf$&%&*
#*
东方百合"
G","9!@
;
>*"?
!
AAW"+#&$
#和裸子植物
海岸松"
7"-9.
/
"-).6+*
!
AAP!1$&!
#!银杏"
H"-D
A
8
>",8>)
!
A2P#$1&
#具有较远的亲缘关系)特殊之
处在于荷花"
2+,9!>8-9%"
I
+*)
!
AA]"$%&
#具有
与细胞质
2LM
蛋白相同的氨基酸序列长度!其
2LM
却聚类于叶绿体表达蛋白一组!可能与其特殊的生
长环境相关)
ED$
!
3"1-2$%&
及其靶基因在花花柴组织中的表
达分析
采用
N
?J)O2?
对
$%!"#%1
*
$%&(#
和
$%&(!
在
%""55G7
%
P@627
处理
&B
与对照组"
55G7
%
P@627
处理
&B
#的组织表达差异性进行了
表达分析"图
$
#)
$%!"%1
在花花柴各类组织中的表达具有差
异性!而且盐胁迫能够诱导
$%!"#%1
的组织特异
性表达)在
%""55G7
%
P@627
胁迫
&B
后!花花柴
新茎和老茎中
$%!"#%1
显著上调表达!在新叶中
显著下调表达!在根中的表达量很低)两个靶基因
则在各组织中基本呈现上调表达趋势!仅
$%&(#
在根中未检测到)
*&
$
期
!!!!!!!!
杜
!
驰!等$盐胁迫下花花柴
!"#%1
对
2<
%
K0
超氧化物歧化酶基因的调控研究
图
%
!
Y:2LM#
与
Y:2LM!
的系统发育树
2LM/
系统发育树!植物
2LM/
氨基酸序列完全比对后基于
@=.
E
BHGF)hG.0.0
E
"
@h
#发构建!节点上的
3GGC/CF6
D
值来源于
#"""
重复!所有的同源基因登录号和物种均有标明!左侧一组
2LM#
定位于细胞质!右侧一组
2LM!
定位于叶绿体
X.
E
,%
!
JB=
D
B
Z
7G
E
=0=C.:CF==G9Y:2LM#60>Y:2LM!
JB=
D
B
Z
7G
E
=0=C.:CF==9GF
D
760C2LM/,JB=CF==\6/:G0/CF<:C=>9FG56:G5
D
7=C=67.
E
05=0CG9
D
760C2LM/
D
FGC=.0/H
Z
@=.
E
BHGF)hG.0.0
E
5=CBG>,3GGC/CF6
D
[67<=/9FG5#"""F=
D
7.:6C=/.0>.:6C=>6C=6:B0G>=,JB=
E
FG<
D
/G9BG5G7G
E
GE
=0=/
.>=0C.9.=>6F=.0>.:6C=>,JB=7=9C
E
FG<
D
2LM#\6/7G:6C=>.0:
Z
CG
D
76/C
!
CB=F.
E
BC
E
FG<
D
2LM!\6/7G:6C=>.0:B7GFG
D
76/C
EDF
!
盐胁迫不同时间
3"1-2$%&
及其靶基因的表
达分析
采用
N
?J)O2?
对
$%!"#%1
和
$%&(#
*
$%&(!
在
%""55G7
%
P@627
处理
+!B
与对照组
"
55G7
%
P@627
处理#的表达进行分析"图
*
#)结果
表明
%""55G7
%
P@627
胁迫
!$B
时
$%&(#
达到最
大表达量!是对照组
%,#+
倍!胁迫
$B
后表达量仍保
持在
%,"+
倍!说明长时间盐胁迫花花柴植株
$%&(#
不 仅 表 达 稳 定 且 表 达 量 也 较 高)而
$%&(!
表达稳定!没有显著性差异)盐胁迫能够影
响
$%!"#%1
与
$%&(#
*
$%&(!
的表达"图
&
#)
%
!
讨
!
论
目前已知的
!"
个
5.?@A
家族在陆地植物中
保守+#!,)发挥主要作用的
5.?@A
成熟体在植物
间也高度相似!但仍存在个别碱基在不同物种间的
差异!并且
5.?@A
前体中非成熟序列的一级*二级
结构都具有实质性差异!这可能是自然选择构成中
突变累积的结果)
5.?@A
由靶基因反向重复进化
而来+#%,!但也有可能是与靶基因协同作用进化形
成+#$,)因此!
5.?@A
经长期进化!成熟序列经靶基
因的选择压力而在进化中基本保持不变!前体序列
受选择压力较小!在长期进化历程中累积突变!并与
物种间的亲缘性密切有关)
在参与植物 抗逆 过程 的
5.?@A
研 究 中!
!"#%1
是首先被发现受逆境胁迫负调控的
5.?)
@A
!直接与胁迫应答调控网络相关)
!"#%1
能够
调节植物铜代谢平衡!应答过量铜*铁*镉等重金属
胁迫!以及臭氧*盐害等非生物胁迫)活性氧簇
"
?IL
#是植物体内光合作用和呼吸作用产生的必然
&&
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
图
$
!
花花柴
$%!"#%1
与其靶基因
在不同组织中的相对表达
小写字母表示同一处理不同组织间显著性差异&
"
*
""
表示
同一组织不同处理间在
","*
和
","#
水平显著性差异
X.
E
,$
!
?=76C.[==;
D
F=//.G07=[=7/G9$%!"%1
60>C6F
E
=C
E
=0=/.0>.99=F=0CC.//<=/
JB=0GF5677=CC=F/5=60//.
E
0.9.:60C>.99=F=0:=\.CB>.99=F=0CC.//<=/
6CCB=/65=CF=6C5=0C
&
"
60>
""
5=60//.
E
0.9.:60C>.99=F=0:=
6C","*60>","#7=[=76C>.99=F=0CCF=6C5=0C\.CBCB=/65=C.//<=
产物!但盐害*冷害*重金属等多种胁迫都会诱导光
合电子传递链和呼吸链产生过量
?IL
)超氧化物
歧化酶"
LIM
#是清除
?IL
的第一条防线!将
?IL
转变成
U
!
I
!
和分子氧!根据辅因子的不同!
LIM
分为
%
种类型$
X=)LIM
*
T0)LIM
和
2<
%
K0)LIM
"
2LM
#
+
#!
!
#*
,
)
!"#%1
能够靶向调控
!
种
2<
%
K0
&(
"细胞质
&(#
和叶绿体
&(!
#的下调表达)当
植物受到可引起氧化胁迫的非生物胁迫时!
!"#%1
表达下调!其靶基因
&(#
和
&(!
的表达上调!以
减轻植物氧化胁迫+#&,)研究表明过表达
!"#%1
的
J#
代烟草中丙二醛*超氧阴离子自由基"
I
(
-
!
#显著
图
*
!
花花柴在
%""55G7
%
P@627
胁迫不同时间
$%!"#%1
与靶基因的表达分析
X.
E
,*
!
?=76C.[==;
D
F=//.G07=[=7/G9$%!"#%1
60>C6F
E
=C
E
=0=/.0%""55G7
%
P@6276C>.99=F=0CC.5=
图
&
!
花花柴在
%""55G7
%
P@627
胁迫
不同时间
$%!"#%1
与靶基因表达分析
X.
E
,&
!
?=76C.[==;
D
F=//.G07=[=7/H=C\==0$%!"#%160>
C6F
E
=C
E
=0=/.0%""55G7
%
P@6276C>.99=F=0CC.5=
升高!脯氨酸含量降低!说明
!"#%1
负调控烟草抗
旱能力+#+,)花花柴在盐胁迫过程中!短时间内盐胁
迫会导致
$%!"#%1
下降!致使
$%&(#
*表达量升
高以应对盐胁迫)因此
$%!"#%1
对其靶基因
$%&(#
*
$%&(!
的调控对于植物适应盐胁迫起
到十分重要的作用)而
M<
E
6/
等发现了一种
5.?)
@A
与靶基因间的新调控机制!蔗糖"
/<:FG/=
#能够
正调控
!"#%1
的表达!并直接导致
&(#
和
&(!
基因的
5?@A
转录水平降低和蛋白质水平的降低!
这表明不同胁迫刺激的
!"#%1
表达不同!其参与
逆境胁迫的机制十分复杂+#)!#,)
由于
5.?@A
的研究主要集中于
5.?@A
与下
游靶基因的相关性!对植物
5.?@A
自身调控的研
究并不多见)本研究发现盐胁迫时
$%!"#%1
和靶
基因
$%&(#
*
$%&(!
的表达变化!且靶基因表达
略显滞后
$%!"#%1
!说明两者之间不是简单线性
调控关系)
$%&(
表达峰值略滞后于
$%!"#%1
!
可能是
$%!"#%1
与
$%&(
的调控同时受
$%1
!"#%1
转录水平*
$%!"#%1
前体降解水平和
M2P#
加工等多层次的调控+!!)!%,)不同胁迫研究发
现
&(!
的表达并不完全受到
!"#%1
调节+!$,!
+&
$
期
!!!!!!!!
杜
!
驰!等$盐胁迫下花花柴
!"#%1
对
2<
%
K0
超氧化物歧化酶基因的调控研究
TG=>=F
等发现顺乌头酸酶结合
&(!
的
*d)RJ?
能够调节拟南芥和烟草中
&(!
的稳定性)对花花
柴
$%!"#%1
生物信息学分析以及靶基因表达量的
检测!可以确定盐胁迫能够对
$%!"#%1
表达产生
影响!具体影响作用还需通过转基因植物进行验证!
才能真实反映出花花柴
!"#%1
的调控作用)
参考文献"
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