全 文 ：第 49 卷 第 12 期
2 0 1 3 年 12 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49，No. 12
Dec．，2 0 1 3
doi: 10．11707 / j．1001-7488．20131211
收稿日期: 2013 － 04 － 17; 修回日期: 2013 － 06 － 26。
基金项目: 国家苹果产业技术体系项目(CARS-28-01-07) ; 山东省良种产业化工程项目(620902) ; 青岛市科技计划基础研究
项目［12-1-4-5-(1)-jch］。
* 戴洪义为通讯作者。
苹果丙二烯氧化物环化酶基因 MdAOC1 的
克隆与表达分析*
曹晏彬1 柏素花2 戴洪义
(1. 青岛农业大学园艺学院 青岛 266109; 2. 青岛农业大学生命科学学院 青岛 266109)
摘 要: 丙二烯氧化物环化酶(AOC)是茉莉酸生物合成途径中一个关键酶，在植物抗逆境反应中发挥重要作
用。用电子克隆结合 RACE 技术，从苹果‘嘎拉’中克隆并鉴定 1 个 AOC 编码基因，命名为 MdAOC1。MdAOC1 基
因开放阅读框长 759 bp，编码 1 个由 252 个氨基酸组成的蛋白，该蛋白包含 1 个保守的 Allene_ox_cyc 结构域，并带
有 1 个 N －末端叶绿体前导肽。同源性分析表明，MdAOC1 蛋白与水稻、拟南芥等 AOC 蛋白具有高度的氨基酸序
列相似性，其三级结构模型是由 3 条链组成的疏水结合空穴，同拟南芥 AOC2 的蛋白三级结构相似。利用实时荧光
定量 RT-PCR 方法测定 MdAOC1 基因的表达情况，发现 MdAOC1 具有组织特异性，在茎中表达最高; MdAOC1 不仅
能被机械伤所诱导，而且能被外源激素 MeJA、SA 处理所诱导。结果暗示 MdAOC1 基因可能参与苹果对生物或非生
物胁迫的防御反应。
关键词: 苹果; AOC 基因; 茉莉酸; 基因克隆; 基因表达
中图分类号: S718. 46 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2013)12 － 0073 － 08
Cloning and Expression Analysis of Allene Oxide Cyclase
Gene MdAOC1 from Malus domestica
Cao Yanbin1 Bai Suhua2 Dai Hongyi1
(1. College of Horticulture，Qingdao Agricultural University Qingdao 266109;
2. College of Life Sciences，Qingdao Agricultural University Qingdao 266109)
Abstract: Allene oxide cyclase (AOC) is a key enzyme in the biosynthesis of jasmonic acid and plays an important role
in plant resistance to biostress and abiostress． In the present study，the full length cDNA sequence of an apple (Malus
domestica) AOC gene ( named as MdAOC1) was amplified using in-silico cloning and RACE approaches． The ORF of
MdAOC1 gene is 759 bp encoding a protein composed of 252 amino acids． MdAOC1 protein contains a conserved Allene_
ox_cyc domain in C-terminus and a chloroplast transit peptide in N-terminus． Multialignment indicated that the MdAOC1
shared high identity with AOC proteins from Oryza sativa and Arabidopsis thaliana． The tertiary structure of the protein
formed a hydrophobic binding cavity with two distinct polar patches，which was similar to AtAOC2 ． Real-time quantitative
PCR analysis showed that MdAOC1 expression had tissue specificity and the highest expression was observed in the stems．
Moreover，MdAOC1 expression was induced not only by the treatment of wounding，but also by salicylic acid ( SA) and
methyl jasmonate (MeJA) ． The results implied that MdAOC1 gene might be involved in the defense responses to biotic or
abiotic stress．
Key words: Malus domestica; allene oxide cyclase gene; jasmonate; molecular cloning; gene expression
茉莉酸( jasmonic acid，JA)及其挥发性甲酯衍
生物茉莉酸甲酯(methyl jasmonate，MeJA) 是重要
的植物生长调节剂，在植物生长过程中起整体性调
控作用，具有广泛的生理效应。一方面 JA 可以调节
植物的生长发育，如种子的萌发与生长 (Anderson，
1988)、器官的生长发育 (Meyer et al．，1984)、植物
林 业 科 学 49 卷
的衰老与死亡 (Reinbothe et al．，2009)及光合作用
(Metodiev et al．，1996)等; 另一方面 JA 还参与对生
物胁迫和非生物胁迫的防御反应(Wasternack et al．，
2002)，如机械创伤(Creelman et al．，1992; Stenzel et
al．，2003a)、病原菌侵染(Parthier，1990)、逆境胁迫
(Tsonev et al．，1998)等。因而，植物体内 JA 含量影
响植物的发育及对逆境的抗性。在植物体内，JA 是
以亚麻酸(或亚油酸)为底物经过一系列酶促反应
合成的( Stenzel et al．，2003b)。丙二烯氧化物环化
酶( allene oxide cyclase，AOC)是 JA 合成中的关键
酶，其活性对于代谢中间产物最终转化成茉莉酸产
物至关重要 ( Schaller，2001)。该酶能够特异性地
环化催化丙二烯氧化物［12，13 ( S)-epoxylin-olenic
acid］并生成茉莉酸产物的前体———1，2 －氧 －植物
二烯酸 ［( 9S，13S )-12-oxo-( 10，15Z )-phytodienoic
acid，OPDA］(Creelman et al．，1997)，被认为是茉莉
酸生物合成中最为关键的一步反应 (蒋科技等，
2010)。因而分离丙二烯氧化物环化酶的编码基因
并分析其表达对于理解其在植物生长发育和逆境胁
迫中发挥的作用具有积极意义。
最早的 AOC 蛋白是从玉米(Zea mays)中分离出
来的，分子质量约为 45 kDa，其活性能被( + / － ) －
顺 － 12，13 － 环 氧 － 9 ( Z ) － 十 八 碳 烯 酸 和
( + / － ) －顺 － 12，13 －环氧 － 9(Z)，15(Z) － 十八
碳烯酸所抑制 (Hamberg et al．，1990)。Ziegler 等
(1997; 2000)首次从番茄( Solanum lycopersicum)中
克隆得到 AOC 基因，并分析了 AOC 酶底物的特异
性和亚细胞定位，发现它是叶绿体蛋白。Hofmann
等(2006)报道了拟南芥(Arabidopsis thaliana)AOC2
蛋白的晶体结构。有研究显示在细菌中表达的红树
( Rhizophora apiculata ) 和 喜 树 ( Camptotheca
acuminata) AOC 基因，显示出很好的耐盐作用
(Yamada et al．，2002; Pi et al．，2008)，这表明 AOC
基因具有潜在的提高植物抗逆性的能力。
本试验通过电子克隆和 RACE 技术相结合的方
法克隆了苹果(Malus domestica) AOC 基因，并利用
实时荧光定量 PCR 技术分析了该基因在不同组织
中的表达，以及其对机械伤和外源激素处理的响应，
旨在探索苹果 AOC 基因与植物抗逆性之间的关系。
1 材料与方法
1. 1 植物材料及其处理
以通过茎尖培养获得的苹果‘嘎拉’组培苗进
行试验，将组培苗诱导生根，所用生根培养基为
(1 /2MS + 0. 5 mg·L － 1 IBA + 30 g·L － 1 蔗糖 + 7
g·L － 1琼脂，pH 5. 8) ( Yao et al．，1995)，暗培养 1
周，光下培养 3 周后进行处理。
1) 伤处理: 用刀片迅速将组培苗叶片划伤，在
伤害处理后 0，2，4，8，12 h 取处理过的叶片，迅速置
于液氮中冷冻，－ 70 ℃保存备用。每个时间点处理
3 株苗作为 1 个混合样品，重复 3 次。
2) MeJA 和 SA 处理: 分别用 0. 1 mmol·L － 1
MeJA(Sigma)、0. 1 mmol·L － 1 SA( Sigma)喷洒于苹
果‘嘎拉’组培苗的叶片表面，分别于 0，2，4，8，12，
48 h 后取其叶片，迅速置于液氮中冷冻，－ 70 ℃保
存备用。每个时间点处理 3 株苗作为 1 个混合样
品，重复 3 次。
1. 2 基因克隆和序列分析
用 BLASTp 算法以水稻(Oryza sativa)AOC 蛋白
的氨基酸序列为搜索项搜索苹果基因组数据库
(http: / /www． rosaceae． org /)，以获得苹果 AOC 基
因家族的序列。在对苹果 AOC 基因家族分析的基
础上，克隆 MdAOC1 基因。根据获得的基因组上
MdAOC1 基因序列设计引物，分别为 MdAOC1-F1:
5-ATGGCGTCTGCAAGCTCTCT-3，MdAOC1-R1: 5-
ATCCTTAATGCCCTTCAAAT-3。并结合 3RACE 技
术，获得全长 cDNA 片段。3RACE 技术参照柏素花
等 ( 2012 ) 的方法，所用引物为 MdAOC1-F2: 5-
TTATCTGACCTACGAGGACACG-3， MdAOC1-R2:
5-GTTCAGTCCGACTAGTCATG-3。总 RNA 采用原
平皓(天津)生物技术有限公司 EASYspin 植物 RNA
快速提取试剂盒从苹果‘嘎拉’的幼叶中提取。
cDNA 用 Fermentas 公司的 RevertAidTM First Strand
cDNA synthesis Kit 试剂盒合成。胶回收用 TaKaRa
公司的 MiniBEST Agarose Gel DNA Extraction Kit 进
行，回收产物连接到载体 pMD18-T( TaKaRa)上，转
化至大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α 感受态细胞，
筛选阳性克隆测序。
1. 3 MdAOC1 基因的生物信息学分析
在 http: / /www． ncbi． nlm． nih． gov / gorf / orfig．
cgi 网站上分析基因开放阅读框; 在 http: / / blast．
ncbi． nlm． nih． gov /网站上分析氨基酸的同源性和功
能保守区域; 用 MEGA 5. 0 软件，邻接法(Neighour-
joining)构建系统进化树，所用模型为泊松模型，
bootstrap 值为 1 000; 在 http: / /www． expasy． ch /
tools / protparam． html 网站上对蛋白质的理化性质进
行分析; 叶绿体前导肽的预测在 http: / /www． cbs．
dtu． dk / services /Chlorop 网站上进行(Emanuelsson et
al．，1999); 利用 SWISS MODEL 构建蛋白质的三级
结构模型 ( http: / / swissmodel． expasy． org /)。在
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第 12 期 曹晏彬等: 苹果丙二烯氧化物环化酶基因 MdAOC1 的克隆与表达分析
http: / /www． rosaceae． org /数据库中预测 AOC 蛋白
家族的所有基因。
1. 4 基因表达定量
用实时荧光定量 PCR 方法进行基因表达定量
分析。分别以‘嘎拉’苹果的茎、叶、花、果实、芽的
总 RNA 为模板进行反转录。每种组织从 12 株苹果
树上取样，从 3 株树上取得的混样作为 1 个组织样
品，共重复 4 次。荧光定量 PCR 在罗氏 LightCycler
480Ⅱ仪器上用 TaKaRa 公司的 SYBR Premix Ex
TaqTM 试 剂 盒 进 行。所 用 MdAOC1 的 引 物 为
MdAOC1-F3: 5-TCAGTCTCTCTCGCTCCTTCC-3 和
MdAOC1-R3: 5-CTTGAACTTTTGTGGGTCGTG-3，
内参 基 因 β-actin 的 引 物 为 5-CTGAACCCAAA
GGCTAATCG-3 和 5-ACTGGCGTAGAGGGAAAGA
A-3(GQ339778. 1)。荧光定量 PCR 体系含SYBR
Premix Ex TaqTM(2 × )染料 10. 0 μL，上下游引物各
0. 8 μL(10 μmol·L － 1)，cDNA 模板 1. 0 μL(150 ng·
μL － 1)，ddH2O 7. 4 μL。扩增反应程序为 95 ℃ 30 s
预变性; 95 ℃10 s，60 ℃10 s，72 ℃10 s，扩增 40 个
循环。循环结束后进行熔解曲线分析。
数据分析利用 2 － ΔΔCT方法 ( Livak et al．，2001)
进行。在组织表达分析中用表达量最低的组织作为
校正子，在胁迫处理的表达分析中用未处理的样品
作为校正子。所有的数据都以相对 mRNA 表达量
表示，数据统计用 SPSS 软件进行单因素方差分析和
Duncans 检验。
2 结果与分析
2. 1 MdAOC 基因的鉴定及序列分析
为探讨 AOC 基因在苹果植物抵抗逆境胁迫过
程中的作用，首先克隆了 MdAOC1 基因并对其表
达进行了分析。以苹果幼叶 cDNA 为模板进行
PCR 扩增，获得苹果 AOC 基因 972 bp 的全长
cDNA 序列。此序列包括 759 bp 的开放阅读框，
编码 252 个氨基酸 (图 1)。该氨基酸序列包含 1
个保守的 Allene_ox_cyc 结构域，并带有 1 个 61 氨
基酸长的N －末端叶绿体前导肽。成熟蛋白分子
质量为 21. 151 kDa，等电点为 8. 47。以水稻 AOC
蛋白为搜索项，利用 Blastp 算法搜索苹果基因组多
肽数据库 ( http: / /www． rosaceae． org /)，鉴定苹果
基因组中 AOC 蛋白的编码序列。发现苹果基因组
中共 有 5 个 推 定 的 AOC 基 因，分 别 命 名 为
MdAOC1 ( MDP0000469813 )，MdAOC2 ( MDP0000
180004 )，MdAOC3 ( MDP0000319795 )，MdAOC4
(MDP0000299876)，MdAOC5 (MDP0000752143)。
这 5 个基因编码的蛋白序列在保守区具有高度的
序列相似性，均包含有 Allene _ ox_cyc结构域，除
MdAOC3 外，另外 4 个 MdAOC 蛋白都在 N 端含有
61 ～ 76 个氨基酸残基的叶绿体前导肽。但与其他
AOC 蛋白相比，MdAOC4 和 MdAOC5 缺少半胱氨
酸活性位点，其他 3 个蛋白 MdAOC1、MdAOC2 和
MdAOC3 均具有活性位点的保守氨基酸(图 2)。
多重序列比对显示，与其他的植物 AOC 相比，
MdAOC1 的氨基酸序列在 C 端相对保守，而在 N 端
和序列长度上则呈现多样性，但也与其他植物的
AOC 蛋白存在共同特征，在 N 端都富含羟基化的氨
基酸(丝氨酸和苏氨酸)，有很少的酸性氨基酸(天
冬氨酸和谷氨酸)，并且有相对保守的甲硫氨酰 －
丙氨酸这一多肽，这些特点利于蛋白穿出叶绿体并
被多肽酶裂解(Wu，2011)。Allene_ox_cyc 结构域
在不同物种中具有高度保守性，特别是与拟南芥
AOC 蛋白的 8 个 β 延伸链(β-Strands)的对应位置
更是如此，其活性位点的保守氨基酸 Glu-92，Ser-
100，Asn-94，Asn-122，Pro-101 和 Cys-140 同样存在
于苹果 AOC 蛋白中(图 2)。
2. 2 同源性及系统演化分析
Blast 分析发现 MdAOC1 蛋白与碧桃 ( Prunus
persica)的 AOC 蛋白(EMJ24919. 1)的一致性最高为
84%，与烟草(Nicotiana tabacum)(CAC83765)、水稻
(AFP87550)、葡萄(Vitis vinifera) (XP_003633753)、
大豆 ( Glycine max ) ( AEE99197 )、番 茄 ( NP _
001234019)、玉 米 ( NP _ 001105245 ) 和 拟 南 芥
AtAOC4 ( At1g13280 ) 的 AOC 蛋白一致性分别为
67%，75%，73%，73%，75%，74% 和 73%，表明
MdAOC1 蛋白确实为 AOC 家族的成员。
为研究 MdAOC1 在 AOC 家族中的进化位置，确
证 MdAOC1 蛋白与其他植物蛋白之间的相互关系，
利用 GDR 数据库搜索到苹果 AOC 家族的所有氨基
酸序列，并与拟南芥、水稻、玉米、大豆等植物的所有
AOC 家族的氨基酸序列用邻接法聚类。发现 AOC
家族的蛋白可明显分为 3 大类: 苹果与大豆 AOC
家族聚类在一个群中，水稻、玉米等单子叶植物为一
个类群，而拟南芥 AOC 家族单独为一个群。此聚类
结果显示，各物种 AOC 家族的蛋白之间的保守区没
有明显结构上的分类，都属于同一类蛋白，暗示同一
物种的蛋白可能具有相似的功能(图 3)。
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林 业 科 学 49 卷
图 1 MdAOC1 基因的 cDNA 及氨基酸序列
Fig. 1 cDNA sequence of MdAOC1 and its deduced amino acid sequence
* 代表终止密码子，□表示叶绿体前导肽，阴影部分表示 Allene_ox_cyc 结构域。
* indicates the termination codon，the predicted N-terminal chloroplast transit peptide( cTP)
is boxed，and the Allene_ox_cyc domain is shown by gray background．
2. 3 MdAOC1 蛋白的三级结构模型
为了更好地分析 MdAOC1 蛋白与结构之间
的关系，借助生物学软件 SWISS MODEL 构建了
MdAOC1 蛋白三维结构模型(图 4)。MdAOC1 蛋
白形成了一个由 3 条链组成的疏水结合空穴，同
时具有 2 个不同的极性 patch，此为 AOC 蛋白家
族的一个重要特征。结合图 2 与其他植物的
AOC 蛋白序列的比对，发现 AOC 蛋白形成了一
个桶状的结合空穴，富有芳香和疏水残基，包括
活性位点的保守氨基酸残基 Glu-92，Ser-100，
Asn-94，Asn-122，Pro-101 和 Cys-140，其排布方式
与拟南芥 AtAOC2( AT3G25770)蛋白的晶体结构
(Hofmann，2006 ) 相似，暗示其具有与 AtAOC2
相似的功能。
2. 4 MdAOC1 在苹果不同组织部位的表达分析
通过荧光定量 PCR 检测 MdAOC1 在苹果不
同组织中的表达情况 (图 5 )，MdAOC1 在茎、叶、
花、果实和芽中均有表达，但在茎中的相对表达
量最高，在叶中的表达量很低，具有较明显的组
织特异性。
2. 5 机械伤诱导 MdAOC1 的表达
在以前的报道中，AOC 被认为是虫咬伤诱导的
蛋白( Stenzel et al．，2003a)。为分析 MdAOC1 基因
的表达是否响应害虫造成的损伤处理，用机械损伤
处理‘嘎拉’苹果组培苗叶片，发现机械损伤处理后
2 h MdAOC1 基因表达迅速升高并达到最高水平，为
对照的 14. 38 倍(P ＜ 0. 05)，以后逐渐降低，12 h 后
基本回复到对照水平(图 6A)。
2. 6 MeJA 和 SA 处理诱导 MdAOC1 基因的表达
用 0. 1 mmol·L － 1外源 MeJA 处理苹果组培苗叶
片，发现 MdAOC1 基因的表达能被 MeJA 诱导，处理
后 4 h 达到峰值，表达量约为对照的 5. 6 倍 ( P ＜
0. 05)，后又逐渐降低，在 24 h 已基本回复到对照水
平(图 6B)。
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第 12 期 曹晏彬等: 苹果丙二烯氧化物环化酶基因 MdAOC1 的克隆与表达分析
图 2 MdAOC1 与其他植物 AOC 氨基酸序列的多重比对
Fig. 2 Multiple alignment of the deduced amino acid sequences of MdAOC1 protein and AOCs proteins from other species
黑色背景的白色字母表示一致的氨基酸，灰色背景字母表示相似的氨基酸，星号表示活性位点的保守氨基酸残基，箭头表示 8 个 β 延伸链。
蛋白名称、来源物种及序列号如下: AtAOC1(拟南芥，Q9LS03. 1) ; AtAOC2(拟南芥，Q9LS02. 1) ; AtAOC3(拟南芥，Q9LS01. 1) ; AtAOC4(拟
南芥，Q93ZC5. 1) ; OsAOC(水稻，Q711Q9)。
Identical amino acids are in white letters with black background，and grey background indicate similar amino acid． The asterisks ( * ) indicate
conserved amino acid residues corresponding to active site，and the arrows indicate 8 β-Strands． The accession numbers of the proteins used in
alignment are listed as following: AtAOC1 ( A． thaliana，Q9LS03. 1 ) ; AtAOC2 ( Arabidopsis thaliana，Q9LS02. 1 ) ; AtAOC3 ( A． thaliana，
Q9LS01. 1) ; AtAOC4(A． thaliana，Q93ZC5. 1) ; OsAOC(Oryza sativa，Q711Q9) ．
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林 业 科 学 49 卷
图 3 不同物种的 AOC 蛋白的聚类分析
Fig． 3 Cluster analysis of AOC protein derived from different species
图 4 SWISS-MODEL 预测的 MdAOC1 三维结构模型
Fig. 4 The tertiary structure of MdAOC1 predicted with SWISS-MODEL
A: AtAOC2; B: MdAOC1．
图 5 苹果不同组织中 MdAOC1 的表达
Fig. 5 Expression of MdAOC1 in different tissues of apple
SA 途径和 JA 途径相互作用，在一定浓度范围
内相互制约。为探索外源 SA 对 MdAOC1 基因的可
能影响，用 0. 1 mmol·L － 1 SA 处理苹果组培苗叶片，
并于不同的时间取样测定基因的表达。结果显示
SA 处理 2 h，MdAOC1 在叶中的表达先是显著提高
至对照的 8. 3 倍(P ＜ 0. 05)，而后在 4 h 又降低至对
照水平的 50% (P ＜ 0. 05)，到 8 h 为对照水平的 1. 5
倍(P ＜ 0. 05)，以后又回复到对照水平(图 6C)。
3 讨论
茉莉酸广泛存在于植物的幼嫩组织和发育的生
殖器官中(Laudert et al．，1998)，并通过信号转导来
调控植物生长发育和应激反应。AOC 是 JA 合成的
关键酶，是一个多基因家族，该家族的基因具有不同
的功能，参与不同的生理途径。本研究在分析苹果
基因组 AOC 基因组成的基础上，对 MdAOC1 基因的
结构及表达进行了分析。结果显示 MdAOC1 基因编
码一个由 252 个氨基酸组成的蛋白，该蛋白与水稻、
拟南芥等植物的 AOC 蛋白氨基酸序列具有高度相
似性; 其三级结构模型是一个由 3 条链组成的疏水
结合空穴，同拟南芥 AtAOC2 的蛋白结构相似。
MdAOC1 基因主要在茎中表达; 不仅能被机械伤所
诱导，还能被外源激素 MeJA、SA 处理所诱导。
不同的 AOC 在不同的组织有不同的表达模式，
拟南芥 AtAOC1 和 AtAOC2 在植物的叶中表达很高，
AtAOC3 在花组织中大量表达，而 AtAOC4 则主要在
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第 12 期 曹晏彬等: 苹果丙二烯氧化物环化酶基因 MdAOC1 的克隆与表达分析
图 6 损伤或植物激素处理后苹果 MdAOC1 时序表达
Fig. 6 Temporal expression of MdAOC1 after wounding or phytohormone treatment
根中表达 ( Stenzel et al．，2012)。大豆的 6 个 AOC
基因中，GmAOC1 和 GmAOC2 在根中表达量高，
GmAOC5 和 GmAOC6 在茎中表达量最高，GmAOC3
在根、叶、花中表达量都很高，而 GmAOC4 则在各组
织中表达量均很低 (Wu et al．，2011)。本试验中
MdAOC1 在所检测的组织中均有表达，其中在茎中
的表达量最高，暗示 MdAOC1 可能参与了多种生理
过程。
茉莉酸( JA)是一种通过韧皮部筛管长距离运
输的信号物质，并在伤信号转导途径中起重要作用
(Shan et al．，2007)。大约 95% 伤诱导的有关蛋白
在没有 JA 的条件下都会下调表达 ( Gfeller et al．，
2011)。本研究中机械损伤能迅速诱导 MdAOC1 基
因的表达，在 2 h 即达到高峰，表明 MdAOC1 基因参
与了损伤诱导的 JA 合成。在许多双子叶植物中，例
如番茄和烟草，在机械伤害处理后，会发生“茉莉酸
突发”现象，即 JA 含量迅速升高。这种 JA 积累一
方面可能是由于在伤害早期，JA 在植物体内快速调
运并重新分布运输所造成的，另一方面可能来源于
AOC 基因参与的 JA 的从头合成 ( Ziegler et al．，
2000; 刘艳等，2008)，但并非所有 AOC 基因家族的
基因均参与损伤诱导的 JA 合成。本研究结果显示，
在苹果 AOC 基因家族中至少 MdAOC1 基因参与了
伤诱导 JA 合成。
水杨酸(SA)信号途径和 JA 信号途径被认为是
相互拮抗的 2 条信号转导途径，逆境胁迫而导致 JA
的积累在很多植物中可以被 SA 所抑制 ( Pena-
Cortés，1993)，因此 SA 一直被认为可以抑制 JA 的
生物合成，而且许多试验支持了这一结论: 如由 SA
诱导的喜树 AOC 基因表达量比对照水平低 ( Pi et
al．，2008 )，在番茄上也得到同样的结果 ( Pena-
Cortés et al．，1993)。本研究中用外源 SA 处理并不
抑制 MdAOC1 基因的表达，相反在 SA 处理后
MdAOC1 基因的表达有一个短时间升高。同样的现
象也出现在其他植物上，如高粱(Sorghum bicolor)和
药用植物莨宕 (Hyoscyamus niger)经过 SA 处理后
AOC 的表达被显著提高( Salzman et al．，2005; 蒋科
技，2007); SA 处理不能抑制水稻 AOC 基因的表达
(Agrawal et al．，2003; Ziegler et al．，2000); 在玉米
中 SA 不但不抑制 AOC 的表达，反而会刺激依赖
AOC 活性的 OPDA 的增加 (Ziegler et al．，1997); 用
SA 处理后的拟南芥也会引起 OPDA 水平的提高
(Laudert et al．，1998)。这种在不同植物中 SA 对 JA
合成不同的影响可能是在不同物种中 SA 调节机制
的差异造成的。在有些植物中，经过 SA 处理的组
织可能因为消耗 JA 的速度太快而检测不到 JA 的积
累，而在另一些植物中则可能不然。MdAOC1 基因
受 SA 处理诱导，并不等于苹果的其他 AOC 基因也
同样受 SA 诱导，可能苹果的不同 AOC 基因具有不
同的表达调控机制。苹果的其他 AOC 基因的表达
调节还需要进一步的研究。
JA 合成是受正反馈机制调节的合成反应，有报
道指出所有的 JA 合成酶均受 JA 的正反馈调节，而
且只受外源的 JA 激素诱导而不受内源的 JA 激素诱
导(Turner et al．，2002)。本研究结果显示茉莉酸甲
酯(MeJA)能显著诱导 MdAOC1 基因表达。此结果
与前人在大麦(Hordeum vulgare)(Ortel et al．，1999;
Maucher et al．，2000)、水稻 (Agrawal et al．，2003)、
拟南芥(Sasaki et al．，2001; Stenzel et al．，2003b)等
植物的研究结果相似。JA 作为整个反应的最终产
物诱导 JA 合成酶 AOC，MdAOC1 基因在 MeJA 处理
4 h 达到峰值，而后逐渐降至对照水平。这说明外
源 JA 对 MdAOC1 蛋白的刺激是短暂的，非持久性
影响，可能过多的 JA 积累触发了植物体内自我保护
机制，抑制 MdAOC1 的持续表达。
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参 考 文 献
柏素花，祝 军，戴洪义 ． 2012． 苹果酰基辅酶 A 结合蛋白 2 编码
基因 MdACBP2 的克隆和表达分析 ． 园艺学报，39(10) : 1893 －
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蒋科技 ． 2007． 药用植物茉莉酸合成途径关键酶基因的克隆与研
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(责任编辑 徐 红)
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