全 文 ：园艺学报，2015，42 (5)：833–842.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2014-1002；http：//www. ahs. ac. cn 833
收稿日期：2015–01–29；修回日期：2015–03–24
基金项目：国家‘863’计划项目（2011AA10020606）；国家科技支撑计划项目（2013BAD02B03-2；2014BAD16B04）；中国农业科学
院科技创新工程专项经费项目（CAAS-ASTIP-2015-ZFRI）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：wang6399@126.com；Tel：0371-65330988）
桃 GH3 基因家族的生物信息学分析及其在果实
发育中的表达
曾文芳，潘 磊，牛 良，鲁振华，崔国朝，王志强*
（中国农业科学院郑州果树研究所，国家桃葡萄改良中心，农业部果树育种技术重点实验室，郑州 450009）
摘 要：为了探索生长素酰胺合成酶（GH3）基因家族在桃（Prunus persica L. Batsch）果实生长发
育过程中的作用，对桃基因组中的 GH3 基因家族进行生物信息学分析，对它们在溶质型和硬质型油桃果
实发育成熟阶段的表达水平进行 qRT-PCR 检测。检测结果表明：桃 GH3 基因家族有 8 个成员，分别为
PpGH3-1 ~ PpGH3-8，聚类分析表明其分为 GroupⅠ和 GroupⅡ两类。实时荧光定量 PCR 分析表明 GroupⅡ
型基因（PpGH3-1、PpGH3-2、PpGH3-3、PpGH3-4 和 PpGH3-5）在溶质型油桃中的表达水平高于硬质型
油桃，其中 PpGH3-3 和 PpGH3-4 最为明显。经 NAA 处理后的硬质型油桃果实 PpGH3-1、PpGH3-3、
PpGH3-4 和 PpGH3-7 相比对照上调表达，其中 PpGH3-3 上调表达最为明显。试验结果表明生长素在桃果
实成熟软化过程扮演着重要的角色。
关键词：桃；油桃；生长素酰胺合成酶；果实发育和成熟；生长素
中图分类号：S 662.1 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2015）05-0833-10

Bioinformatics Analysis and Expression of the Nectarine Indole-3-acetic-
acid-amido Synthase（GH3）Gene Family During Fruit Development
ZENG Wen-fang，PAN Lei，NIU Liang，LU Zhen-hua，CUI Guo-chao，and WANG Zhi-qiang*
（Zhengzhou Fruit Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，National Peach and Grape Improvement
Center，Key Laboratory of Fruit Breeding Technology of Ministry of Agriculture，Zhengzhou 450009，China）
Abstract：To explore the role of GH3 gene family during peach fruit development，the members of
GH3 gene family were identified and analyzed by bioinformatics；Additionally，the expression levels of
GH3 gene were detected in melting-flesh and stony-hard nectarine fruits during fruit development and
ripening，as well as in stony-hard nectarine fruits under NAA treatment. The results showed that eight GH3
genes were identified in the peach genome and named as PpGH3-1–PpGH3-8，respectively. Phylogenetic
analysis indicated that peach GH3 gene family was divided into two groups，GroupⅠand GroupⅡ. The
results of qRT-PCR showed that the expression levels of GH3 genes from GroupⅡ（PpGH3-1，PpGH3-2，
PpGH3-3，PpGH3-4 and PpGH3-5）in melting-flesh nectarine fruits were higher than in stony-hard
nectarine fruits，especially for PpGH3-3 and PpGH3-4. The expression levels of four genes（PpGH3-1，

Zeng Wen-fang，Pan Lei，Niu Liang，Lu Zhen-hua，Cui Guo-chao，Wang Zhi-qiang.
Bioinformatics analysis and expression of the nectarine indole-3-acetic-acid-amido synthase（GH3）gene family during fruit development.
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PpGH3-3，PpGH3-4，and PpGH3-7）in stony-hard nectarine fruits were up-regulated under NAA
treatment，especially for PpGH3-3. The results suggested that auxin might play an important role in
regulating peach fruit ripening.
Key words：peach；nectarine；GH3（Indole-3-acetic-acid-amido synthase）；fruit development and
ripening；indole-3-acetic-acid

鲜食桃果实一般为溶质型（melting flesh），属呼吸跃变型果实，在乙烯的作用下迅速软化，达
到商品成熟（吴敏 等，2003），而硬质型（stony-hard）桃乙烯合成受阻，果实不变软（Haji et al.，
2001，2003）。后续研究发现，与溶质型桃相比，硬质型桃乙烯合成受阻是由于果实中生长素（IAA）
的水平较低（Tatsuki et al.，2006，2013）。
生长素（IAA）在植物组织中以自由态和束缚态两种形式存在，自由态具有活性，当植物体具
有较高浓度的自由态时，其可以结合其它分子，以非生物活性的形式存储或者进一步降解。植物体
内生长素这两种形式间的转化是体内生长素水平的自我调节，对植物生长的调控具有重要意义
（Ljung，2013）。
植物生长素酰胺合成酶 GH3（Gretchen Hagen 3）基因是一类生长素早期响应基因家族。目前许
多植物 GH3 基因家族成员陆续被克隆和鉴定。拟南芥的 GH3 家族有 19 个成员，根据功能及序列相
似性，将其分为 3 类（Staswick et al.，2005）：第 1 类蛋白催化茉莉酸（Jasmonic acid，JA）与乙烯
合成前体 1–氨基环丙烷基羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC）的联接反应，参与
调控 JA 与乙烯的合成（Staswick & Tiryaki，2004）；第 2 类蛋白催化 IAA 腺苷化或与氨基酸的联接，
其中部分蛋白还能催化 Salicylic acid（SA）的腺苷化及与氨基酸的联接（Zhang et al.，2007）；第 3
类蛋白中仅有个别蛋白被认为可能催化了 SA 与氨基酸的联接反应（Nobuta et al.，2007）。对模式植
物 GH3 家族功能的研究相对较多，近年来关于 GH3 家族在果蔬中的研究逐渐被报道，在葡萄中，
GH3 随着果实的发育表达量增加，会显著降低果实中自由态 IAA 的含量，从而有效促进果实成熟
（Böttcher et al.，2010），在辣椒、龙眼、番茄等作物上也有相似现象（Liu et al.，2005；Kuang et al.，
2011；Kumar et al.，2012）。
桃基因组测序的完成，为全基因组水平上对桃重要功能基因家族进行挖掘和功能研究提供了重
要的基础数据（Arús et al.，2012；Verde et al.，2013）。例如，史梦雅等（2014）利用基因组数据对
桃生长素响应因子和生长素/吲哚乙酸蛋白家族基因进行了克隆和生物信息学分析。由于植物体内
IAA 结合态和游离态间的转化对植物生长发育（包括果实发育和成熟）的调控具有重要意义，因此，
对桃 GH3 基因家族进行全基因组水平的分析，进而解析其在桃果实发育和成熟过程中的生物学功能
具有重要意义。
本研究中以溶质型和硬质型油桃（Prunus persica var. nectarina）各发育阶段的果实为试材，对
桃基因组的 GH3 基因家族进行生物信息学和表达分析，明确该基因家族序列特征及在不同肉质型桃
果实各发育阶段中的表达特征，为进一步研究该基因家族在桃果实发育中的功能奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料及其处理
以中国农业科学院郑州果树研究所桃育种圃保存的油桃品种‘中油桃 13 号’（溶质型）和‘中
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油桃 16 号’（硬质型）为试材。2014 年 5—6 月采集果实第 1 次快速生长期（S1）、硬核期（S2）、
第 2 次快速生长期（S3-1，S3-2）和成熟期（S4-1，S4-2）的果肉样品。‘中油桃 13 号’采样 6 次，
分别是 5 月 5 日（花后 40 d；S1）、5 月 15 日（花后 50 d；S2）、6 月 4 日（花后 70 d；S3-1）、6 月
13 日（花后 79 d；S3-2）、6 月 24 日（花后 90 d；S4-1）和 6 月 30 日（花后 96 d；S4-2）；‘中油桃
16 号’6 次采样，分别是 5 月 5 日（花后 40 d；S1），5 月 15 日（花后 50 d；S2）、5 月 25 日（花
后 60 d；S3-1）、6 月 4 日（花后 70 d；S3-2）、6 月 13 日（花后 79 d；S4-1）和 6 月 21 日（花后 87
d；S4-2）。样品采后立即用液氮冰冻处理，–80 ℃保存备用。
各时间点对应的果实硬度和乙烯释放量见 Zeng 等（2015）的报道。采后外源萘乙酸（NAA）
处理：2014 年 6 月 21 日选取‘中油桃 16 号’无损果实共计 40 个，NAA 浓度为 1 mmol · L-1，对照
为清水处理。喷洒 NAA 溶液于果实表面，至表面有均匀露珠为止，待果实自然晾干后，套袋，贮
藏于通风库中。分别取处理后 1 d 和 2 d 的对照及处理样品的果肉组织，用液氮速冻后保存于–80 ℃
备用。
1.2 桃 GH3 家族成员的克隆
利用 phytozome 基因组数据库（http：//www.phytozome.net/search.php）中的 Keyword search 检
索，以 GH3 为关键词获得桃基因组已注释的 8 条 GH3 蛋白序列，分别用其编码序列设计基因全长
引物（表 1）。果肉组织的 RNA 提取采用多糖多酚总 RNA 提取试剂盒 SK8662（生工，上海）进行。
采用反转录试剂盒 KR106（天根，北京）合成 cDNA 第一链，并以此为模板，用 50 μL PCR 反应体
系（KOD-401，TOYOBA，日本）进行扩增。反应程序为：94 ℃预变性 2 min；98 ℃变性 10 s，
55 ℃退火 30 s，68 ℃延伸 2 min，40 次循环。PCR 产物在 1.5%的琼脂糖凝胶电泳中检测条带位置
正确后采用 DNA 纯化回收试剂盒 N2314（天根，北京）后送英潍捷基（上海）测序。

表 1 克隆基因全长使用的引物
Table 1 Primers for cloning full-length genes
GDR 登录号
GDR accession No.
上游引物
Forward primer
下游引物
Reverse primer
ppa002986m ATGCCTGAAGCACCAAAAAAC TAATCAAGGTTGCACCATTGC
ppa003065m ATGATTCCCAGCTATAATCCAA AGTCTCCATTCTAAATGGCTCC
ppa003126m GTCGATTCAGTGACATCGTCCC TAACGACGTCGCTCTGGGGT
ppa003134m ATGGCCGTCGACTCTTCA TTACCGTCTCCTTTCTGG
ppa003141m ATGGATGGGAAGAAACTAGA ACTTTGGATCCCTTGGAC
ppa003163m CCAGCTGCGTGTACGAATAA TATGTTGCTAATGAGCATATGCA
ppa003388m ATGTTGGAGAAGATGGAAGA TTAATTATTATAGGCGGTACT
ppa003447m GACAGACGACGAGCTCCTC CATACAACGGTAACAAGAGCAG

1.3 桃 GH3 家族成员的序列分析和进化树的构建
用 GH3 基因在蔷薇科基因组数据库中的基因组登录号提交到桃基因组浏览器（Prunus Persica
v1.0 Genome Browser），分析氨基酸长度和在染色体上的分布；利用SignalP 3.0 server（http：//www.cbs.
dtu.dk/services/SignalP-3.0/）和 DBSubLoc（http：//www.bioinfo.tsinghua.edu.cn/~guotao/intro.html）
对蛋白进行信号肽及亚细胞定位的预测；蛋白质结构域采用 SMART（http：//smart.embl-heidelberg.
de/）进行预测。分子量及等电点用 ExPASY Compute pI/Mw 程序（http：//www.expasy.org/tools/pi_tool.
html/）计算。
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拟南芥 GH3 蛋白家族序列从 NCBI 数据库中获得（AtGH3.1：AT2G14960；AtGH3.2：AT4G37390；
AtGH3.3：AT2G23170；AtGH3.4：AT1G59500；AtGH3.5：AT4G27260；AtGH3.6：AT5G54510；AtGH3.7：
AT1G23160；AtGH3.8：AT5G51470；AtGH3.9：AT2G47750；AtGH3.10：AT4G03400；AtGH3.11：
AT2G46370； AtGH3.12：AT5G13320；AtGH3.13：AT5G13350；AtGH3.14：AT5G13360；AtGH3.15：
AT5G13370；AtGH3.16：AT5G13380；AtGH3.17：AT1G28130；AtGH3.18：AT1G48670；AtGH3.19：
AT1G48660），采用 ClustalX 1.83 对桃和拟南芥 GH3 蛋白家族序列进行序列比对（alignment），使用
MEGA 4.0 软件（Tamura et al.，2007）采用 UPGMA 法构建系统发育树，其它参数为系统默认值。
1.4 荧光 PCR 检测
使用 Light-Cycler 480II 荧光定量仪进行 qRT-PCR 检测，采用 SYBR Green I Master 试剂盒
（Roche，瑞士）进行扩增反应。反应总体积 15 µL，包含 100 ng cDNA（1 µL），2× Lightcycler 480
SYBR GreenⅠMaster（7.5 µL），0.5 µmol · L-1 上下游引物（各 0.75 µL）和无 RNA 酶水（5 µL）。反
应程序（王玉兰 等，2013）：95 ℃预变性 5 min；95 ℃变性 30 s，60 ℃退火 30 s，72 ℃延伸 30 s，
共 45 个循环。每个样品 3 次重复。选取 Actin 作为内参基因（Brandi et al.，2011），采用 Primer Express
3.0 设计特异性引物（表 2），引物由上海生工合成。用 2-ΔΔCT 公式计算基因相对表达量（Livak &
Schmittgen，2001）。

表 2 实时定量 PCR 引物
Table 2 Quantitative real-time PCR primers
基因
Gene
GDR 登录号
GDR accession No.
上游引物
Forward primer
下游引物
Reverse primer
PpGH3-1 ppa002986m GATGAGGTTGAGCTGCAAACAG TGCATCAAATGGCACCAAAT
PpGH3-2 ppa003065m TGTGAAGCATGGAGCTTTTGA TGGTTAACAGAAGAGCCCTGAGA
PpGH3-3 ppa003126m CGTGGAAGTCGGGAAGGA GCACAATCCGGCGTAGGT
PpGH3-4 ppa003134m CCAGTATAAGGTGCCGAGGTG GGTCCAATGCGGTAAAGATG
PpGH3-5 ppa003141m TGGGCCCGCTTGAGATAC AAATAGTCCATTAATTCCTCGAACGT
PpGH3-6 ppa003163m GCCATGCTGATCTGCTAACTCA TTCGCCTTTGATCTCCCAAT
PpGH3-7 ppa003388m TCGCGCAAGGTCAATACCA TTCCCTTCCGAAGAATTCGA
PpGH3-8 ppa003447m AGACATGGAGTTGAGCCCAAA GCGACAGGCATCCCTCTTC
Actin ppa007242m GATTCCGGTGCCCAGAAGT CCAGCAGCTTCCATTCCAA
2 结果与分析
2.1 桃 GH3 基因家族的全基因组分析
通过 phytozome 基因组数据库检索到桃 GH3 家族 8 个基因（表 3），通过序列扩增获得的序列
长度与桃基因组预测序列保持一致，将其分别命名为 PpGH3-1 ~ PpGH3-8，其编码 574 ~ 614 氨基
酸。
ProtParam 分析显示 PpGH3 家族的 8 个蛋白的分子量在 64.47 ~ 69.47 kD，等电点在 5.56 ~ 6.52。
亚细胞定位预测它们定位于细胞核，且不含跨膜区和信号肽。尽管采用 SMART 分析 GH3 家族的蛋
白质并未预测到确定的结构域，但 ClustalX 比对发现 GH3 蛋白家族仍然有保守的结构域（图 1）。
GH3 基因在桃基因组染色体上的定位见表 3，8 个成员分布在桃基因组 8 条染色体骨架中 6 条
上，其中第 8 号染色体骨架上有 3 个（PpGH3-4、PpGH3-5 和 PpGH3-8）。

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表 3 桃基因组中 GH3 蛋白家族的特征
Table 3 Characteristics of GH3 family in peach genome
预测的蛋白 Predicted protein 基因
Gene
GDR 登录号
GDR accession No.
染色体定位
Chromosome No. 氨基酸长度/aa
Length
分子量/kD
Molecular weight
等电点
Isoelectric point
PpGH3-1 ppa002986m 4 614 69.09 5.81
PpGH3-2 ppa003065m 1 607 69.47 5.58
PpGH3-3 ppa003126m 6 601 67.68 5.66
PpGH3-4 ppa003134m 8 600 67.63 5.56
PpGH3-5 ppa003141m 8 599 68.00 5.79
PpGH3-6 ppa003163m 3 597 67.37 6.52
PpGH3-7 ppa003388m 2 579 64.58 5.56
PpGH3-8 ppa003447m 8 574 64.47 6.06


图 1 利用 ClustalX 进行全长桃 GH3 蛋白家族多序列比对
Fig. 1 Multiple alignments of the full-length peach GH3 proteins obtained with ClustalX
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2.2 桃 PpGH3 蛋白家族相似性和进化树分析
对桃的 8 个和拟南芥的 19 个 GH3 蛋白序列进行进化分析，结果表明（图 2），拟南芥 GH3 蛋
白分为 3 大类：GroupⅠ、GroupⅡ和 GroupⅢ，而桃 GH3 蛋白仅含有其中的两类 GroupⅠ和 GroupⅡ。
PpGH3-6、PpGH3-7、PpGH3-8 和 AtGH3-10、AtGH3-11 聚为一类，隶属于 GroupⅠ，3 个桃 GH3
蛋白的相似性在 31% ~ 54%；PpGH3-1、PpGH3-2、PpGH3-3、PpGH3-4、PpGH3-5 与 AtGH3-1、
AtGH3-2、AtGH3-3、AtGH3-4、AtGH3-5、AtGH3-6、AtGH3-9、AtGH3-17 聚为一类，隶属于 GroupⅡ，
5 个桃 GH3 蛋白的相似性在 54% ~ 82%（表 4），其中 PpGH3-3 和 PpGH3-4 的相似性高达 82%。


图 2 桃和拟南芥 GH3 蛋白家族的系统进化树
Fig. 2 Phylogenetic analysis of GH3 proteins from Prunus persica（Pp）and Arabidopsis thaliana（At）

表 4 桃基因组全长 PpGH3 蛋白家族氨基酸的相似性百分率
Table 4 Percentage of identities among full-length PpGH3 proteins in peach %
蛋白 Protein PpGH3-2 PpGH3-3 PpGH3-4 PpGH3-5 PpGH3-6 PpGH3-7 PpGH3-8
PpGH3-1 59 67 67 55 36 41 31
PpGH3-2 54 55 58 35 39 31
PpGH3-3 82 55 34 40 30
PpGH3-4 56 34 40 31
PpGH3-5 37 38 29
PpGH3-6 54 31
PpGH3-7 33
2.3 PpGH3 在溶质型和硬质型油桃果实生长发育过程中的表达
以‘中油桃 13 号’（溶质型）果实第 1 次快速生长期（S1）各基因的表达量作为对照，‘中油
桃 13 号’果实第 1 次快速生长期至硬核期（S2）的变化并不明显，仅 PpGH3-1 和 PpGH3-3 的表达
下降 0.5 倍以下；硬核期至第 2 次快速生长期（S3-1），大多数 PpGH3 基因呈下调表达；自 S3-1 时
期起 PpGH3-1、PpGH3-3、PpGH3-4、PpGH3-5、PpGH3-7 和 PpGH3-8 随着果实的发育上调表达，
其中以 PpGH3-3、PpGH3-4 和 PpGH3-5 表达上调最为明显，峰值分别为果实第 1 次快速生长期的
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13、38 和 7 倍，而 PpGH3-2 和 PpGH3-6 的表达则呈相反趋势（图 3）。
GH3 基因在硬质型油桃‘中油桃 6 号’果实发育过程中的变化较为平缓，仅 GroupⅠ型的 3 个
基因（PpGH3-6、PpGH3-7 和 PpGH3-8）表达差异比较明显，其中 PpGH3-7 和 PpGH3-8 基因呈上
调表达，而 PpGH3-6 呈下调表达；GroupⅡ型的 5 个基因（PpGH3-1、PpGH3-2、PpGH3-3、PpGH3-4
和 PpGH3-5）在溶质型油桃成熟期中的表达要高于硬质型油桃中，其中 PpGH3-3 和 PpGH3-4 最为
明显（图 3）。

图 3 ‘中油桃 13 号’和‘中油桃 16 号’PpGH3 在果实发育过程中的表达
S1：第 1 次快速生长期；S2：硬核期：S3-1、S3-2：第 2 次快速生长期；S4-1、S4-2：成熟期。
Fig. 3 Expression of PpGH3 gene family during fruit development of‘Zhongyoutao 13’and‘Zhongyoutao 16’nectarine
S1：The first exponential growth phase；S2：The onset of pit hardening；S3-1，
S3-2：The second exponential growth phase；S4-1，S4-2：Ripening.
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2.4 外源萘乙酸处理硬质型油桃后 PpGH3 的表达分析
经 NAA 处理后的硬质型油桃果实，8 个 GH3 基因中有 4 个（PpGH3-1、PpGH3-3、PpGH3-4
和 PpGH3-7）相比对照表达上调，其中 PpGH3-3 表达上调最为明显，NAA 处理后 2 d 基因表达为
清水处理后 2 d 的 727 倍（图 4）。PpGH3-2 在 NAA 处理前的果实中表达量极低或不表达，经 NAA
处理后仍然没有表达。因此，桃中 PpGH3-1、PpGH3-3、PpGH3-4 和 PpGH3-7 在果实中的表达是
NAA 敏感型，经 NAA 处理后上调表达；而 PpGH3-2、PpGH3-5、PpGH3-6 和 PpGH3-8 是 NAA 不
敏感型。

图 4 NAA 处理 1 d 和 2 d 对‘中油桃 16 号’PpGH3 基因表达量的影响
Fig. 4 Effect of NAA treatment on the expression of PpGH3 gene family of‘Zhongyoutao 16’nectarine
3 讨论
生长素酰胺合成酶（GH3）催化游离态 IAA 与氨基酸偶联，形成生长素结合态。植物体内 IAA
结合态和游离态间的转化对植物生长（包括果实发育和成熟）的调控具有重要意义。本研究中通过
桃全基因组分析，获得了 8 个桃的 GH3 家族基因。进化分析表明桃 GH3 蛋白有 GroupⅠ和 GroupⅡ
两类。PpGH3-6、PpGH3-7、PpGH3-8 属于 GroupⅠ，可能催化 JA 与乙烯合成前体 1–氨基环丙烷
基羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC）的联接反应，参与调控 JA 与乙烯的合成
（Staswick et al.，2002；Staswick & Tiryaki，2004）。PpGH3-1、PpGH3-2、PpGH3-3、PpGH3-4、PpGH3-5
属于 GroupⅡ，可能催化 IAA 腺苷化或与氨基酸的偶联（Zhang et al.，2007），参与植物体内 IAA
自由态向结合态的转化。
前人的研究表明，在果实发育初期，生长素含量处于较高的水平，随着果实的发育则迅速下降
（Böttcher et al.，2010；Tatsuki et al.，2013）。本研究中通过比较 GH3 基因在溶质型油桃果实不同
发育时期的表达发现，果实第 1 次快速生长期（S1）至硬核期（S2）的变化并不明显，而在硬核期
至第 2 次快速生长期（S3-1），绝大多数 GH3 基因呈下调表达，表明生长素在果实第 1 次快速生长
期至果实硬核期的含量比较稳定，而进入果实第 2 次快速生长期前生长素含量迅速下降。其中
PpGH3-1 和 PpGH3-2 在溶质型油桃果实发育初期表达量处于较高的水平。PpGH3-1 的表达量随着
果实的发育先下降，后上升，而 PpGH3-2 随着果实的发育一直下调表达。因此，PpGH3-1 和 PpGH3-2
在溶质型油桃果实发育初期的高表达可能催化生长素自由态向生长素结合态的转化，伴随着果实生
长素结合态的积累，果实生长素自由态迅速下降。硬质型桃乙烯合成受阻是由于乙烯合成关键基因
ACS1 的表达始终处于较低的水平，而溶质型桃 ACS1 基因的表达随果实的成熟表达量迅猛上升
（Tatsuki et al.，2006）。近期研究证实，桃果实成熟期乙烯的生物合成需要大量的 IAA 介导，IAA
的跃变能够诱导 ACS1 基因的表达，导致乙烯的大量释放，果实最终成熟软化（Tatsuki et al.，2013）。
曾文芳，潘 磊，牛 良，鲁振华，崔国朝，王志强.
桃 GH3 基因家族的生物信息学分析及其在果实发育中的表达.
园艺学报，2015，42 (5)：833–842. 841

通过比较 GH3 基因在溶质型和硬质型油桃果实不同发育时期的表达发现，溶质型‘中油桃 13 号’
果实自第 2 次快速生长期（S3-1）起，6 个 GH3 基因（PpGH3-1、PpGH3-3、PpGH3-4、PpGH3-5、
PpGH3-7 和 PpGH3-8）随着果实的发育上调表达，其中以 PpGH3-3 和 PpGH3-4 基因上调表达最为
明显，峰值分别为果实第 1 次快速生长期的 10 倍以上；硬质型‘中油桃 16 号’，GroupⅡ型的 5 个
GH3 基因在果实成熟阶段变化并不明显，且远低于同时期的溶质型‘中油桃 13 号’。同时，外源
NAA 处理硬质型‘中油桃 16 号’可以诱导 PpGH3-1、PpGH3-3、PpGH3-4 和 PpGH3-7 上调表达。
GH3 基因在溶质型和硬质型油桃的差异表达暗示着其可能参与调控果实成熟期生长素动态平衡。这
种差异表达可能是受生长素诱导。番茄（Kumar et al.，2012）、葡萄（Böttcher et al.，2010）和辣椒
（Liu et al.，2005）等 GH3 基因的表达随着果实的发育增加，会显著降低果实中自由态 IAA 的含量，
从而有效促进果实的成熟，这种机制可能是受环境和其他激素的诱导从而参与调节果实成熟期生长
素动态平衡。因此，桃和其他果实作物果实成熟期 GH3 基因的上游调控机制不甚相同。
近年来对 GH3 基因家族的研究使人们对生长信号转导途径、生长素与其他激素信号之间的互作
及生长素与植物对胁迫的适应的关系都有了更新的认识，然而关于桃中 GH3 基因的研究鲜有报道。
本研究中发现，GH3 家族不同基因在桃果实发育期具有明显的时空表达特性，在果实发育前期（S1
和 S2）主要是 PpGH3-1 和 PpGH3-2 响应生长素的诱导，参与调控生长素动态平衡；而在果实成熟
期，PpGH3-1、PpGH3-3、PpGH3-4 和 PpGH3-5 主要参与调节生长素动态平衡。这些结果表明不同
GH3 基因协同控制桃果实的各个发育阶段生长素的动态平衡。由于桃果实的成熟软化伴随着生长素
的迅速积累，通过溶质型与硬质型桃的比较研究发现，PpGH3-3 和 PpGH3-4 在成熟阶段明显上调
表达，暗示着它们可能参与了桃果实的成熟软化，因此，PpGH3 基因在桃果实成熟软化过程的作用
还有待进一步的研究。

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