全 文 ：第 50 卷 第 12 期
2 0 1 4 年 12 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 12
Dec．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20141208
收稿日期: 2014 － 01 － 22; 修回日期: 2014 － 06 － 18。
基金项目: 国家自然科学基金项目(31270663) ; 国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2013ZX08009003-002-004)。
* 张凌云为通讯作者。
PwEXP1 在青杄种子萌发及逆境响应中的表达特征*
张 通1，2 李巧玲1 张凌云1，2
(1． 北京林业大学林学院 北京 100083; 2． 森林培育与保护教育部重点实验室 北京 100083)
摘 要: 采用 ＲACE-PCＲ 技术，从青杄 cDNA 文库中克隆得到 1 个青杄 PwEXP1 基因，其 cDNA 全长为 1 186 bp，
含 777 bp 的完整开放阅读框，编码 259 个氨基酸。生物信息学分析发现其理论分子量为 27. 90 kDa，等电点(pI)为
8. 07，N 端有 8 个半胱氨酸残基，C 端 4 个色氨酸残基，中部 1 个 HFD 结构域，具有扩展蛋白的典型结构。ＲT-qPCＲ
试验显示 PwEXP1 在青杄针叶中相对表达量较高。在种子萌发过程中，未开始萌发的种子表达量较低，萌发第 2
天和第 4 天表达量开始升高，萌发 6 天后达到较高水平。在逆境胁迫下，PwEXP1 在青杄根和叶中的表达模式不
同。NaCl 和低温、高温胁迫均能增加 PwEXP1 在根中的表达水平; PEG 处理的渗透胁迫下，PwEXP1 在根中表达特
征呈现前期下调、6 h 后上调，而在叶中则在胁迫 3 h 和 6 h 时上调、9 h 和 12 h 时下调、24 h 时重新上调; 在 ABA 处
理后，PwEXP1 在根和叶中均表现下调。推测 PwEXP1 在青杄种子萌发和逆境响应中发挥作用。
关键词: 青杄; 扩展蛋白; 胁迫响应; 基因表达
中图分类号: S718. 46 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)12 － 0056 － 07
Expression Characteristics of PwEXP1 Gene in Seed
Germination and Adversity in Picea wilsonii
Zhang Tong1，2 Li Qiaoling1 Zhang Lingyun1，2
(1 ． College of Forestry，Beijing Forestry University Beijing 100083;
2 ． Key Laboratory of Forest Silviculture and Conservation of Ministry of Education Beijing 100083)
Abstract: The PwEXP1 gene was cloned based on the cDNA library of Picea wilsonii and the EST sequence of PwEXP1
using ＲACE-PCＲ method in this study． The full length of PwEXP1 cDNA was 1 186 bp with an open reading frame (OＲF)
of 777 bp encoding 259 amino acids． Bioinformatics analysis revealed that the theoretical molecular weight of PwEXP1 was
27. 68 kDa with isoelectric point (pI) of 8. 07． The protein had a typical structure of the expansin protein: containing 8
conserved Cysteine residues at the N terminal，4 Tryptophan at the C terminal and a HFD in the middle． With ＲT-qPCＲ and
ＲT-PCＲ the temporal dynamics of expression were conducted． It was found that PwEXP1 gene was expressed in needle，root
and stem． In the seed germination process，the expression level of PwEXP1 increased with the germination stage and peaked
at 6 － 10 days． Under different abiotic stress (NaCl，ABA，PEG，low and high temperature)，gene expression of PwEXP1
was investigated by using ＲT-qPCＲ in roots and leaves． The expression level of PwEXP1 was up-regulated in root under
NaCl，low and high temperature treatments． Under PEG-induced osmotic stress，the expression of PwEXP1 in roots was
down-regulated at the early stage，and then induced after 6 h，while the expression showed an up-down-up trend in leaves．
With ABA treatment，the expression of PwEXP1 was slightly repressed in both roots and leaves． The results suggest that
PwEXP1 plays important roles in both seed germination and responses to abiotic stresses．
Key words: Picea wilsonii; expansin; stress response; gene expression
植物在整个生命过程中都会遭受盐、干旱等胁
迫危害，因而也产生了一系列的综合机制适应环境
变化(Wang et al．，2003)。其中植物可以通过延迟
细胞分裂和伸长等方式限制植物生长从而适应胁迫
条件，细胞壁修饰就是植物进化来适应环境的一个
重要方面，这种方式是通过细胞壁修饰蛋白的介导
调节植物生长从而帮助植物适应环境( Sasidharan et
al．，2011)。扩展蛋白是一种细胞壁修饰蛋白，包含
第 12 期 张 通等: PwEXP1 在青杄种子萌发及逆境响应中的表达特征
了 α-expansin ( EXPA )，β-expansin ( EXPB )，γ-
expansin ( EXLA ) 和 δ-expansin ( EXLB ) 4 个亚基
(Sharova，2007)，在一定的 pH 值下通过打断多糖
和纤维素之间的非共价键来调节细胞壁的松弛
(McQueen-Mason et al．，1994; 1995)。一些扩展蛋
白已经在不同物种中鉴定，并在多种发育过程中起
作用。如 Chen 等 ( 2001 ) 鉴 定 的 2 个 番 茄
(Lycopersicon esculentum)扩展蛋白基因在种子萌发
的不同时期有不同的表达模式，并在 ABA 处理下种
子的萌发率与扩展蛋白的表达量呈正相关; 玫瑰
(Ｒosa rugosa)的 ＲhEXP1 基因主要涉及花瓣的生长
与花的开放 ( Yamada et al．，2009 ); 水稻 ( Oryza
sativa)节间伸长也与扩展蛋白基因的表达相关
(Choi et al．，2003)。越来越多的研究表明，扩展蛋
白也参与了植物逆境胁迫响应。Han 等 (2012)发
现，在水分胁迫下小麦(Triticum aestivum)TaEXPB23
在转录水平诱导表达，并显著提高了转基因烟草
(Nicotiana tabacum ) 的抗旱能力; 高粱 ( Sorghum
bicolor)在盐胁迫下 β 扩展蛋白的转录丰度增加，在
耐盐品种中的表达水平高于一般品种(Buchanan et
al．，2005 ); 徐筱等 ( 2010 ) 鉴定出一个剪股颖
(Agrostis stolonifera)热响应扩展蛋白 AsEXP1 并标
明其可以作为一个标记基因来筛选耐热的草坪草种
质。一些植物在 ABA 处理后扩展蛋白基因的表达
量没有改变(Vreeburg et al．，2005)，但最近的研究
显示在渗透胁迫下 ABA 可以增加扩展蛋白基因的
表达来促进小麦胚芽鞘的伸长(Zhao et al．，2012)，
也预示着扩展蛋白家族成员的异质性和在不同植物
中发挥不同的功能。
青杄(Picea wilsonii)为松科( Pinaceae)云杉属
(Picea)常绿乔木，是我国特有的树种。青杄在我国
有广泛的地理分布和较强的环境适应能力，对逆境
环境具有较强的抵抗能力(魏强等，2011)。本研究
从青杄中克隆一个扩展蛋白基因 PwEXP1，并分析
了该基因在青杄不同组织和种子萌发过程中的相对
表达情况。同时还针对该基因对模拟干旱胁迫、
NaCl、ABA 处理及温度胁迫响应做了表达分析，探
讨该基因对逆境条件的反应，研究其抗逆功能。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试青杄 cDNA 文库通过 Gateway 技术构建
(张盾等，2012)，本实验室保存。青杄花粉和种子
采于北京植物园。将青杄种子播种于泥炭土 ∶ 蛭石
(V /V) = 1∶ 1的培养盘中，培养条件: 温度 24 ℃，湿
度 60% ～ 70%，光照每天 16 h。生长 3 个月后，收
集根部、茎和针叶，液氮速冻 － 80 ℃ 保存。
Taq DNA 聚合酶、克隆载体 pGM-T、感受态细
胞 DH5α、ＲNA 提取试剂盒、cDNA 第 1 链合成试剂
盒购于北京艾德来公司，荧光定量试剂盒 ( Quant
one step qＲT-PCＲ)购于天根(北京)公司，其他试剂
购于 AMＲESICO 公司。
1. 2 PwEXP1 的克隆
以本实验室前期构建的多年生青杄 cDNA 文库
为模板，根据 PwEXP1 的 EST 序列和 pDONＲ222 载
体两端序列设计特异引物进行 5-ＲACE 和 3-
ＲACE 试验。将 ＲACE-PCＲ 扩增的片段连接 T 载体
测序，并与 EST 序列拼接得到 PwEXP1 的 cDNA 序
列。根据拼接得到的基因 cDNA 全长设计特异引物
OＲF-f 和 OＲF-r，经 PCＲ 扩增连接 T 载体测序后，验
证所获得基因全长的准确性。引物序列见表 1。
1. 3 PwEXP1 的生物信息学分析
利用 DNAMAN 软件推测编码的蛋白序列，用
ProtParam 分析蛋白的等电点等理化性质 ( http:∥
web． expasy． org /ProtParam /); 用 SubLoc 工具分析
蛋白质的亚细胞定位( http:∥www． bioinfo． tsinghus．
edu． cn / SubLoc); 用 ScanProsite 工具对该蛋白进行
保守 结 构 域 预 测 ( http: ∥ prosite． expasy． org /
scanprosite /); 用 NCBI 的 tblastN 工具搜索其他物
种中同源性较高的 EXP 蛋白，利用 CLUSTAL-X 软
件进行氨基酸多序列比对，利用 MEGA-5 软件依据
邻位相接法构建不同植物的 EXP 蛋白进化树，分析
它们之间的进化关系。
1. 4 PwEXP1 的表达分析
1. 4. 1 组织特异性表达试验 用 AidLab 公司的
植物 ＲNA 提取试剂盒提取上述速冻的青杄幼根、幼
茎、嫩叶及多年生青杄种子和花粉的 ＲNA。紫外分
光光度计检测 ＲNA 纯度，琼脂糖凝胶电泳检测
ＲNA 完整性后反转录成 cDNA，并以此为模板进行
荧光定量 PCＲ 和半定量 PCＲ 试验，对该基因的组
织表达特异性进行分析。实时荧光定量 PCＲ 使用
引物 EXP1-qrt-f 和 EXP1-qrt-r，半定量使用引物 ＲT-f
和 ＲT-r(表 1)，由于 EF-α 在青杄各组织表达丰度
较高且一致，设置 EF1-α 为内参(Yu et al．，2011)。
设置 3 次重复试验检测 PwEXP1 在各组织中的表达
情况。
1. 4. 2 种子萌发试验 将青杄种子撒于布有浸水
滤纸的培养皿中，将培养皿置于 24 ℃的光照培养箱
中，光照 /黑暗时间为 16 h /8 h，并保持滤纸湿润。
在种子开始萌发的第 2，4，6，8，10 天将萌发后的整
75
林 业 科 学 50 卷
体液氮速冻保存，分析种子萌发时 PwEXP1 表达量
的变化。所用引物同 1. 4. 1，各个时期取样及 ＲT-
qPCＲ 试验均设置 3 次重复。
表 1 所用引物序列
Tab． 1 Primer sequences
引物 Primer 序列 Sequence
5ＲACE-f 5-CAGTCTTAAGCTCGGGCCCCA -3
5ＲACE-r 5-CGTGTGCATGTTTCCACTCC-3
3ＲACE-f 5-GGAATGTACGAAGAGTGGAGG-3
3ＲACE-r 5-CTGCCAGGAAACAGCTATGAC-3
OＲF-f 5-ATGATGACACTCGCAGAGCT-3
OＲF-r 5-TCAAAGCTGTCCGCCTTCAAAAG-3
EXP1-qrt-f 5-TTCATCATCAATTTGCTTCCTTC-3
EXP1-qrt-r 5-GCTCCTCCAAATGTTCCAGAAG-3
ＲT-f 5-CTTTTGAGCAGATAGCCCAG-3
ＲT-r 5-AATAACTATTCGATTGCCAGT-3
EF1-α-f 5-AACTGGAGAAGGAACCCAAG-3
EF1-α-r 5-AACGACCCAATGGAGGATAC-3
1. 4. 3 逆境胁迫试验 参照李长江等(2013)的方
法，有改动。胁迫处理时分别用水 (对照 )、500
mmol·L － 1 NaCl、20% PEG 和 150 μmol·L － 1 ABA 浇
灌正常生长 100 天的青杄幼苗，分别处理 3，6，9，
12，24 h 或将上述青杄幼苗置于 4 ℃和 45 ℃各 30，
60，90 min。将胁迫处理后的青杄幼苗分别收集根
部(地下部分)和叶部 (地上部分)组织，提取 ＲNA
并反转录后进行荧光定量 PCＲ 试验。试验所用引
物同 1. 4. 1，每个处理设置 3 个重复。
2 结果与分析
2. 1 青杄 PwEXP1 的克隆
用 ＲACE-PCＲ 的方法得到的末端序列，与 EST
序列拼接后得到 PwEXP1 的 cDNA 全长。DNAMAN
软件分析发现，青杄 PwEXP1 cDNA 共 1 186 bp，在
53 bp 处出现起始密码子 ATG，在 830 bp 处出现终
止密码子 TGA，编码区共 777 bp，编码 259 个氨基
酸，在 1 164 bp 处出现 Poly(A) 23尾巴。cDNA 全长
已登录 GenBank(KJ524102)。
2. 2 生物信息学分析
2. 2. 1 理化性质分析 ProtParam 预测该基因编码
的蛋白质分子量为 27. 90 kDa，理论等电点( pI)为
8. 07。预测该氨基酸序列中，酸性残基(Asp，Glu)
总数为 16，碱性残基(Arg，Lys)总数为 18; 亲水性
平均系数 － 0. 069; 分析预测 PwEXP1 的分子式为
C1239H1882 N338 O344 S15。肽链中 Gly 含量最多，有 28
个，占总数的 10. 8% ; 其次是 Ala，共 27 个，占总数
的 10. 4% ; 不稳定指数为 29. 86，低于 50 的阈值，
表明该蛋白比较稳定。亚细胞定位预测其分布于细
胞外( certainty = 0. 864)，这与扩展蛋白在细胞壁发
挥作用的功能相符。从保守氨基酸组成上来看，该
蛋白具有典型的扩展蛋白结构: 氨基酸 N 端有 8 个
半胱氨酸(C)残基，中间区域有 1 个组氨酸折叠结
构域(HFD)，C 末端有 4 个保守的色氨酸(W)残基，
N 末端有一段信号肽。
2. 2. 2 多序列比对及系统进化树分析 通过
BLASTP 多序列比对，选择与青杄 PwEXP1 蛋白相
似度较高的 8 种扩展蛋白进行多序列比对(图 1)，
它 与 毛 白 杨 ( Populus tomentosa ) PtEXP1
( AFZ78603. 1 )、拟 南 芥 ( Arabidopsis thaliana )
AtEXP2(XP_002871148. 1)、黄瓜 (Cucumis sativus)
CsEXP8 ( XP _ 004138396. 1 )、紫 茉 莉 ( Mirabilis
jalapa) MjEXP3 ( AAL87022. 1 )、矮 牵 牛 ( Petunia
hybrida) PhEXP2 ( AAＲ82850. 1 )、北美云杉 ( Picea
sitchensis) PsEXP ( ABＲ17119. 1)、蚕豆 ( Vicia faba)
VfEXP1(ABM66452. 1)、葡萄(Vitis vinifera)VvEXP8
( XP _ 002276565. 2 ) 的 氨 基 酸 相 似 性 分 别 为
72. 83%，64. 53%，69. 81%，67. 55%，60. 38%，
73. 58%，70. 19%和 65. 66%。从比对结果上看，序
列氨基端含有丰富的半胱氨酸(C)，半胱氨酸可能
与二硫键的形成有关，是扩展蛋白的催化区。序列
羧基端有与纤维素酶类似的吸附区，拥有丰富的色
氨酸(W)，色氨酸对环境 pH 的变化很敏感，微弱的
pH 改变会导致酶分子构象发生较大变化，进而影响
扩展蛋白行使功能(阎伯旭等，1998)。利用 MEGA
软件进行不同物种 EXP 蛋白进化树分析发现，
PwEXP1 与北美云杉的 EXP 蛋白聚为一簇，并与木
本植物毛白杨的亲缘关系较近(图 2)。
2. 3 PwEXP1 的表达分析
2. 3. 1 PwEXP1 组织特异表达分析 提取青杄各
组织 ＲNA，琼脂糖凝胶电泳结果显示有 18 S 和 28 S
清晰条带，OD 值在 1. 8 ～ 2. 0 之间，表明提取的
ＲNA 良好，可以用于后续试验。将检测合格的 ＲNA
反转录后用于荧光定量 PCＲ 和半定量 PCＲ。如图 3
所示，青杄 PwEXP1 在针叶中表达量最高，其次是根
中，在成熟种子中的表达量相对较低。半定量 PCＲ
的结果与荧光定量 PCＲ 一致。
2. 3. 2 种子萌发的表达分析 提取各时期青杄种
子 ＲNA 后进行荧光定量 PCＲ 和半定量 PCＲ 试验。
在种子萌发过程中，成熟干燥 种 子 ( 0 天 ) 中
PwEXP1 表达量较低，在种子萌发前期(第 2 天和第
4 天)表达量开始提高，在第 6 天表达量迅速提高，
为开始的 11 倍，并在之后的第 8 和第 10 天维持在
较高水平(图 4)。
85
第 12 期 张 通等: PwEXP1 在青杄种子萌发及逆境响应中的表达特征
图 1 不同物种 EXP 蛋白同源比较
Fig． 1 Homology analysis of plant EXP
C 和 W 分别表示保守的半胱氨酸和色氨酸，划线部分为保守 HFD 基序。The conserved Cys and Trp residues are indicated by C and W;
The black line is HFD structure．
PwEXP1: 青杄 Picea wilsonii ( KJ524102 ) ; AtEXP2: 拟南芥 Arabidopsis thaliana ( XP002871148. 1 ) ; CsEXP8: 黄瓜 Cucumis sativus
(XP004138396. 1) ; MjEXP3: 紫茉莉 Mirabilis jalapa(AAL87022. 1) ; PhEXP2: 矮牵牛 Petunia hybrida(AAＲ82850. 1) ; PsEXP1: 北美
云杉 Picea sitchensis ( ABＲ17119. 1 ) ; PtEXP1: 毛白杨 Populus tomentosa ( AFZ78603. 1 ) ; VfEXP1: 蚕豆 Vicia faba ( ABM66452. 1 ) ;
VvEXP8: 葡萄 Vitis vinifera(XP002276565. 2) ． 下同。The same below．
图 2 不同物种扩展蛋白系统进化树
Fig． 2 Phylogenetic tree of EXP proteins
图 3 PwEXP1 在青杄不同组织的表达分析
Fig． 3 Expression analysis of PwEXP1
in different organs of Picea wilsonii
95
林 业 科 学 50 卷
2. 3. 3 逆境胁迫下 PwEXP1 的表达分析 为研究
PwEXP1 在 NaCl，PEG，ABA 及低温和高温胁迫下的
表达模式，取胁迫处理后的青杄幼苗，提取各组织
ＲNA 后进行反转录，浓度均一化后进行荧光定量
PCＲ 试验分析 PwEXP1 在叶、根中的表达情况。
NaCl 胁迫(图 5A)显著提高了 PwEXP1 在根中的表
达，最高值出现在 9 h; 在叶中，NaCl 处理 3 h 后没
有显著改变 PwEXP1 的表达，随后的 6 h 表达被抑
制，9 h，12 h 和 24 h 的表达量显著上调，12 h 时表
达量最高。在 PEG 处理下(图 5B)，PwEXP1 在处
理 6 h 后的根中表达量维持在较高水平; 而在叶
中，胁迫 3 h 和 6 h 时 PwEXP1 基因被诱导表达，
9 h和 12 h 表达受到抑制，24 h 又被重新诱导表
达，呈升–降–升趋势。ABA 处理时 (图 5C)，根
和叶部 PwEXP1 的表达量受到不同程度抑制，但
总体表达变化不显著。4 ℃时 PwEXP1 在叶部表
达不明显，在根部处理的 30，60 和 90 min 的节点
上表现 出 逐 渐 下 降 的 趋 势; 45 ℃ 高 温 处 理，
PwEXP1 在根和叶中都诱导表达，与 NaCl 胁迫产
生的表达丰度相似，而表达高峰分别出现在90 min
和 60 min(图 5D)。
图 4 PwEXP1 青杄种子在不同萌发时期的表达分析
Fig． 4 Phenotype and expression analysis of PwEXP1
during seed germination
A: 青杄种子在不同时间萌发情况;B: 相应萌发时间 PwEXP1
的相对表达量。
A: Phenotype during seed germination; B: Expression analysis of
PwEXP1 during seed germination．
图 5 青杄 PwEXP1 对不同胁迫的表达模式分析
Fig． 5 Expression analysis of PwEXP1 in Picea wilsonii under several abiotic stress
相对表达水平为处理组与对照组 log2 处理后的比值: ＞ 0 表示表达上调，＜ 0 表达下调，= 0 表达量无变化。平均值上面的误差线表示的是
均值标准误差 SE。
Ｒelative expression level represent by log2 conversion of treatment group and control group: “ ＞ 0” indicates up-regulation，“ ＜ 0” indicates down-
regulation，“ = 0”indicates no change． Values are means ± SE from three independent assays．
06
第 12 期 张 通等: PwEXP1 在青杄种子萌发及逆境响应中的表达特征
3 结论与讨论
植物中的 EXP 基因最早于黄瓜下胚轴细胞壁
中分离，分别命名为 CsEXP1 和 CsEXP2 (McQueen-
Mason et al．，1992 )，随后在 腊梅 ( Chimonanthus
praecox)(Ma et al．，2012)、葡萄(Dal et al．，2013)等
植物中得到鉴定。本试验从青杄中分离出 1 个
PwEXP1 基因，并基于其氨基酸序列进行生物信息
学分析(图 1)。在与同源蛋白比对时发现它们均有
相同的保守结构域，即 N 端有 8 个保守的半胱氨酸
组成丰富域，中间 1 个组氨酸(HFD)功能域，C 端有
4 个保守的色氨酸丰富域。系统进化树分析发现木
本植物青杄、北美云杉和毛白杨的扩展蛋白与其他
植物发生明显分离，其中青杄 PwEXP1 与北美云杉
PsEXP 亲缘关系最近，由于二者均属松科云杉属，推
测二者进化上有相同的祖先。
扩展蛋白的表达存在组织和器官的特异性。拟
南芥 AtEXPA5 主要在茎、叶、花等地上器官中表达
( Park et al．， 2010 )，萝 卜 ( Ｒaphanus sativus )
ＲsEXPB1 则主要在生育前期的幼叶、肉质根木质部
和韧皮部中表达(荆赞革等，2009)。在本试验中，
相比于其他器官，青杄 PwEXP1 在针叶中的相对表
达量较高，而在干燥的种子中表达量较低 (图 3)。
在种子萌发过程中，PwEXP1 在萌发前期被诱导表
达，后期 PwEXP1 的表达量急剧上升(图 4)，表明其
参与了种子萌发过程，并且这种表达现象可能与种
子萌发后期出现幼根和幼茎的分化、细胞分裂旺盛
有关(Yamada et al．，2009; Choi et al．，2003)。
扩展蛋白是细胞壁的主要成分。研究发现在胁
迫条件下扩展蛋白基因的表达可增加细胞壁的延展
性，防止细胞壁的机械损伤(McQueen-Mason et al．，
1995)，但由于扩展蛋白基因是一个大家族，成员间
的作用不尽相同 ( Sampedro et al．，2005)。在玉米
(Zea mays)中，NaCl 胁迫下的敏感型玉米 EXPB 的
表达丰度降低，茎生长受到抑制，而抗盐品种的茎能
在一定盐胁迫下继续伸长，证实 EXPB 基因参与了
玉米对 NaCl 胁迫的响应过程(Geilfus et al．，2010);
而 Park 等(2010)在拟南芥中得出相反的结论，发现
AtEXP3 和 AtEXP4 在拟南芥中过表达后，通过不同
的机制分别增加了拟南芥对盐胁迫的敏感性。在本
试验中，NaCl 处理青杄幼苗后，PwEXP1 在根中的
表达量提高，在叶中处理后期表达量大幅提高，但表
达时间略迟于根中表达(图 5)。以往的研究显示，
扩展蛋白的表达也可能受到多重胁迫的共同诱导表
达。如单一干旱处理翦股颖 PennA-4 品种，AsEXP1
没有表达，而单一高温处理和高温干旱双重处理中，
AsEXP1 基因得到强势表达 (徐筱等，2010)。本研
究则发现青杄 PwEXP1 在不同非生物胁迫下表达模
式不同。NaCl 胁迫下 PwEXP1 在根和叶中均能响
应，叶中的响应时间要延迟于根中。低温胁迫下，
PwEXP1 在叶中表达程度较低，根中的表达量在本
试验时间内逐渐降低; 高温胁迫下 PwEXP1 在根和
叶中均可表达，表达程度与 NaCl 胁迫下的一致。经
PEG 处理后，PwEXP1 在根中 6 h 后表达量较高，在
茎中呈现上升—下降—上升的模式。与此同时，
ABA 作为植物应答干旱胁迫通路中的关键元件，
PwEXP1 在 ABA 处理下的根和茎中均被微弱抑制
表达，表明 PwEXP1 可能参与不依赖 ABA 的逆境响
应。对于 PwEXP1 在不同胁迫下表达差异的深层次
的分子机制及青杄其他扩展蛋白基因的克隆和功能
还有待进一步研究。
参 考 文 献
荆赞革，柳李旺，龚义勤，等 ． 2009． 萝卜扩展蛋白基因克隆与表达
特征分析 ． 分子植物育种，7(4) : 801 － 805．
李长江，孙 凡，张 通，等 ． 2013． 青杄 PwPSAF 基因的克隆与组
织表达分析 ． 林业科学，49(10) : 40 － 47．
魏 强，凌 雷，张广忠，等 ． 2011． 甘肃兴隆山主要森林类型凋落
物累积量及持水特性 ． 应用生态学报，22(10) : 2589 － 2598．
徐 筱，黄炳如，徐吉臣 ． 2010． 翦股颖 AsEXP1 基因的抗旱性分
析 ． 北京林业大学学报，32(5) : 126 － 131．
阎伯旭，曲音波，高培基 ． 1998． 色氨酸残基在内切葡聚糖酶分子
中的作用 ． 中国生物化学与分子生物学报，14(2) : 181 － 185．
张 盾，刘亚静，李长江，等 ． 2012． 青杄均一化 cDNA 文库构建及
EST 序列分析 ． 生物技术通报，8(6) : 71 － 76．
Buchanan C D，Lim S，Salzman Ｒ A，et al． 2005． Sorghum bicolor s
transcriptome response to dehydration，high salinity and ABA． Plant
Mol Biol，58(5) : 699 － 720．
Chen F，Dahal P，Bradford K J． 2001． Two tomato expansin genes show
divergent expression and localization in embryos during seed
development and germination． Plant Physiol，127(3) : 928 － 936．
Choi D，Lee Y，Cho H T，et al． 2003． Ｒegulation of expansin gene
expression affects growth and development in transgenic rice plants．
Plant Cell，15(6) : 1386 － 1398．
Dal Santo S，Vannozzi A，Tornielli G B，et al． 2013． Genome-wide
analysis of the expansin gene superfamily reveals grapevine-specific
structural and functional characteristics． PlosOne，8 ( 4 ) : e62206．
DOI: 10. 1371 / journal． pone． 0062206．
Geilfus C M，Zorb C，Muhling K H． 2010． Salt stress differentially
affects growth-mediating beta-expansins in resistant and sensitive
maize ( Zea mays L． ) ． Plant Physiology and Biochemistry，48
(12) : 993 － 998．
Han Y Y，Li A X，Li F，et al． 2012． Characterization of a wheat
( Triticum aestivum L． ) expansin gene，TaEXPB23，involved in the
abiotic stress response and phytohormone regulation． Plant
16
林 业 科 学 50 卷
Physiology and Biochemistry，54: 49 － 58．
Ma J，Li Z，Wang B，et al． 2012． Cloning of an expansin gene from
Chimonanthus praecox flowers and its expression in flowers treated
with ethephon or 1-methylcyclopropene． Hortscience，47 ( 10 ) :
1472 － 1477．
McQueen-Mason S， Durachko D M， Cosgrove D J． 1992． Two
endogenous proteins that induce cell wall extension in plants． Plant
Cell，4: 1425 － 1433．
McQueen-Mason S，Cosgrove D J． 1994． Disruption of hydrogen bonding
between plant cell wall polymers by proteins that induce wall
extension． Proc Natl Acad Sci USA，91(14) : 6574 － 6578．
McQueen-Mason S，Cosgrove D J． 1995． Expansin mode of action on cell
walls． Analysis of wall hydrolysis，stress relaxation，and binding．
Plant Physiol，107(1) : 87 － 100．
Park C H，Kim T W，Son S H，et al． 2010． Brassinosteroids control
AtEXPA5 gene expression in Arabidopsis thaliana． Phytochemistry，
71(4) : 380 － 387．
Sampedro J，Cosgrove D J． 2005． The expansin superfamily． Genome
Biology，6(12) :242. 1 － 242. 11．
Sasidharan Ｒ，Voesenek L A，Pierik Ｒ． 2011． Cell wall modifying
proteins mediate plant acclimatization to biotic and abiotic stresses．
Critical Ｒeviews in Plant Sciences，30(6) : 548 － 562．
Sharova E I． 2007． Expansins: Proteins involved in cell wall softening
during plant growth and morphogenesis． Ｒussian Journal of Plant
Physiology，54(6) : 713 － 727．
Vreeburg Ｒ A，Benschop J J，Peeters A J， et al． 2005． Ethylene
regulates fast apoplastic acidification and expansin a transcription
during submergence-induced petiole elongation in Ｒumex palustris．
Plant J，43(4) : 597 － 510．
Wang W，Vinocur B，Altman A． 2003． Plant responses to drought，
salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for
stress tolerance． Planta，218(1) : 1 － 14．
Yamada K，Takahashi Ｒ，Fujitani C，et al． 2009． Cell wall extensibility
and effect of cell-wall-loosening proteins during rose flower opening．
Journal of the Japanese Society for Horticultural Science，78 ( 2 ) :
242 － 251．
Yu Y，Li Y，Huang G， et al． 2011． PwHAP5， a CCAAT-binding
transcription factor，interacts with PwFKBP12 and plays a role in
pollen tube growth orientation in Picea wilsonii． J Exp Bot，62
(14) : 4805 － 4817．
Zhao M Ｒ，Han Y Y，Feng Y N，et al． 2012． Expansins are involved in
cell growth mediated by abscisic acid and indole-3-acetic acid under
drought stress in wheat． Plant Cell Ｒeports，31(4) :671 － 685．
(责任编辑 徐 红)
26