免费文献传递   相关文献

Molecular Cloning of Ubiquitin Protein Gene and Study on This Gene as Reference Gene in Tree Peony

牡丹泛素延伸蛋白基因ubiquitin克隆及其作为内参基因的研究



全 文 :园艺学报,2015,42 (10):1983–1992.
Acta Horticulturae Sinica
doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0180;http://www. ahs. ac. cn 1983
收稿日期:2015–05–07;修回日期:2015–10–08
基金项目:国家自然科学基金项目(31501800,31572156);国家公益性行业(农业)科研专项(201203071);国家‘863’计划项目
(2011AA10020703);中国农业科学院科技创新工程项目(CAAS-ASTIP-IVFCAAS);中国农业科学院院所基金项目(1610092015002-01)
的牡丹泛素延伸蛋白基因ubiquitin 克隆及其作
为内参基因的研究
刘传娇 1,2,王顺利 2,*,薛璟祺 2,朱富勇 2,任秀霞 2,李名扬 1,**,张秀新 2,**
(1 西南大学园艺园林学院,重庆市花卉工程技术研究中心,重庆 400715;2 中国农业科学院蔬菜花卉研究所,农业
部园艺作物生物学与种质创制重点实验室,北京 100081)
摘 要:以牡丹品种‘洛阳红’(Paeonia suffruticosa‘Luoyanghong’)为试验材料,采用 RT-PCR
方法获得一个牡丹泛素延伸蛋白基因 Psubiquitin(PsUBI),其 cDNA 开放阅读框(ORF)长度为 447 bp,
编码 148 个氨基酸,GenBank 登录号为 KP742952。序列比对发现,该基因与其他 23 种植物泛素延伸蛋
白核苷酸序列的相似性均在 81%以上,氨基酸序列的相似性达 96%。进化分析表明,牡丹泛素延伸蛋白
与棉花泛素延伸蛋白的亲缘关系最近。实时荧光定量 PCR 结果显示,在牡丹不同组织器官中,相对于其
他 5 个常用看家基因(GAPDH、GAPDH1、tubulin、tubulin2、18S rRNA),ubiquitin 的 PCR 扩增曲线的
CT 值最为恒定,尤其是在不同花器官中的 CT 值完全一致。进一步分析发现该基因在牡丹的根、茎、叶片、
花、雄蕊和心皮组织中均恒定表达,特别是花器官中的表达量几乎完全一致。以 ubiquitin 作为内参基因
探讨控制花器官发育的基因 PsAG 的表达情况,结果显示 PsAG 的表达模式与其作用位点相吻合,ubiquitin
更适宜作为牡丹花器官研究的内参基因。
关键词:牡丹;ubiquitin;基因克隆;表达分析;内参基因
中图分类号:S 685.11 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2015)10-1983-10

Molecular Cloning of Ubiquitin Protein Gene and Study on This Gene as
Reference Gene in Tree Peony
LIU Chuan-jiao1,2,WANG Shun-li2,*,XUE Jing-qi2,ZHU Fu-yong2,REN Xiu-xia2,LI Ming-yang1,**,
and ZHANG Xiu-xin2,**
(1College of Horticulture and Landscape Architecture,Southwest University,Chongqing Engineering Research Center for
Floriculture,Chongqing 400715,China;2Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops,
Ministry of Agriculture,P. R. China,Institute of Vegetables and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing
100081,China)
Abstract:One ubiquitin protein gene was obtained from tree peony(Paeonia suffruticosa
‘Luoyanghong’)by RT-PCR. It was designated as PsUBI and the GenBank accession number was
KP742952. The open reading frame(ORF)of PsUBI was 447 bp,and could encode 148 amino acids.


* 共同第一作者
** 通信作者 Author for correspondence(E-mail:limy@swu.edu.cn;zhangxiuxin@caas.cn)
Liu Chuan-jiao,Wang Shun-li,Xue Jing-qi,Zhu Fu-yong,Ren Xiu-xia,Li Ming-yang,Zhang Xiu-xin.
Molecular cloning of ubiquitin protein gene and study on this gene as reference gene in tree peony.
1984 Acta Horticulturae Sinica,2015,42 (10):1983–1992.
Homologous alignment shows that it shared over 81% nucleotide sequence similarity and over 96% amino
acid sequence similarity with ubiquitins in other plants. The phylogenetic tree analysis suggested that the
relationship of ubiquitin between P. suffruticosa and Gossypium hirsutum was close,based on the amino
acid sequences. Real time quantitative PCR analysis revealed that compared to other five commonly used
housekeeping genes(GAPDH,GAPDH1,tubulin,tubulin2,18S rRNA),ubiquitin has the most constant
CT values of PCR amplification curve in different tissues of tree peony,especially in floral organs. Further
analysis of the results showed that PsUBI was constantly expressed in various organs of tree peony such as
roots,stems,leaves,petals,stamens and carpels,especially in floral organs. We used ubiquitin as the
reference gene,and found that the expression pattern of PsAG in floral organs of tree peony was consistent
with its action sites. Thus,PsUBI can be more appropriate for floral organ study of tree peony.
Key words:tree peony;ubiquitin;gene clone;expression analysis;reference gene

以荧光定量检测为基础的实时荧光定量 PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)技术,实
现了 PCR 从定性到定量的飞跃,凭借其快速高效、重复性好、灵敏度高、特异性强等优点,已成为
一种常规、有效的研究基因表达的方法(Huggett et al.,2005)。但其对 RNA 的质量和完整性以及
模板 cDNA 的质量和数量、引物的特异性、扩增效率、内参基因的选择等要求非常严格(van Guilder
et al.,2008;Bustin et al.,2009)。从理论上讲,一个理想的内参基因应在所研究的各种试验因素条
件下均能恒定表达。但前人的研究结果表明,受细胞类型、生长状态以及外界环境等的影响,内参
基因的表达是有变化的,在所有试验条件下均能恒定表达的内参基因并不存在(Schmittgen &
Zakrajsek,2000;Warrington et al.,2000)。因此,在研究不同的试验材料和不同的试验条件下目的
基因的表达时,必须对内参基因进行筛选验证(Andersen et al.,2004)。
牡丹(Paeonia suffruticosa)的花型是由处于不同演化程度的不同数量的花萼、花瓣、雄蕊和雌
蕊等在花托上有秩序的组合而形成的(秦魁杰和李嘉珏,1990)。鉴于花器官的发育对牡丹花型具有
十分重要的影响,同时也受到多个基因的共同调控,利用 qRT-PCR 分析牡丹花器官发育过程中关键
基因的表达,有助于阐明该进程中潜在的发育机制,从而为研究牡丹花型调控提供一定的理论依据。
目前有关牡丹内参基因的相关研究比较薄弱,仅有过一些关于牡丹常见内参基因筛选研究的报
道。王彦杰等(2012)认为在牡丹不同组织或不同开放时期的花瓣中 ubiquitin 表达最为稳定,在不
同处理的切花花瓣中 GAPDH 表达最为稳定,二者分别适宜作为相应条件下的内参基因;张玉喜等
(2011)以牡丹不同低温处理时间的花芽为研究对象,认为 β-actin 的稳定性最好;贾培义等(2010)
克隆得到了部分 ubiquitin 片段。泛素延伸蛋白(ubiquitin)基因通常作为研究其他基因或外源基因
表达的内标基因之一,是相关功能基因表达研究的基础。鉴于有关牡丹内参基因的报道说法不一,
也并未针对牡丹花器官发育相关基因的表达研究做专门的内参基因筛选。因此,获取牡丹的 ubiquitin
基因全长,分析其表达稳定性,尤其是在不同花器官中的表达情况,对今后牡丹花器官发育相关基
因的表达研究具有重要意义。
本研究中以牡丹品种‘洛阳红’为试验材料,利用 RT-PCR 方法,克隆得到了 ubiquitin 基因的 CDS
序列,并对其进行测序和序列分析;采用实时荧光定量 PCR 技术探讨了其在牡丹不同组织器官中的
表达稳定性;同时进行了牡丹花器官发育基因 PsAG 的表达分析,进一步验证了 ubiquitin 基因作为
内参基因的准确性。旨在选择出最适合牡丹花器官研究的内参基因,这对于研究牡丹特定基因的表
达水平,揭示牡丹花器官发育的分子机理具有重要的理论意义和实践价值。
刘传娇,王顺利,薛璟祺,朱富勇,任秀霞,李名扬,张秀新.
牡丹泛素延伸蛋白基因 ubiquitin 的克隆及其作为内参基因的研究.
园艺学报,2015,42 (10):1983–1992. 1985
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于 2014 年 9 月进行。试验材料为 6 年生‘洛阳红’牡丹(P. suffruticosa‘Luoyanghong’),
种植于中国农业科学院蔬菜花卉研究所牡丹资源圃内。
琼脂糖凝胶 DNA 回收试剂盒购自上海捷瑞生物工程有限公司;质粒载体 pGEM-T Vector 购自
Promega 公司;大肠杆菌 TOP 10 购自北京全式金生物技术有限公司;总 RNA 提取试剂盒和第一链
cDNA 合成试剂盒购自天根生化科技(北京)有限公司;引物合成由生工生物工程(上海)股份有
限公司完成;基因测序由北京六合华大基因科技股份有限公司完成;Taq酶、和T4连接酶购自TaKaRa
公司。
组织器官表达分析取样:收取‘洛阳红’的根、茎、叶、花瓣、雄蕊和心皮,液氮速冻后–80 ℃
保存备用。
不同花器官表达分析取样:收取‘洛阳红’的苞片、萼片、花瓣、雄蕊和心皮,液氮速冻后
–80 ℃保存备用。
1.2 试验方法
1.2.1 RNA的提取和 cDNA的合成
花芽总 RNA 的提取和质量标准参照刘传娇等(2014)和王顺利等(2014)的报道执行。cDNA
链的合成:利用 TIANGEN 的 Fast Quant RT Kit 试剂盒,每个样品所需 RNA 的用量根据所测 RNA
浓度按比例确定,以确保每个样品反转录所得的 mRNA 量是一致的。
1.2.2 引物设计与 PCR反应体系
根据本实验室已获得的 ubiquitin 部分序列和 NCBI 数据库已登录其他物种的 ubiquitin 序列,利
用 Primer 5.0 软件设计了 1 对兼并引物,可以扩增 ubiquitin 完整开放读码框(Open Reading Frame,
ORF),具体引物序列见表 1。
以上述反转录的 cDNA 为模板进行 PCR 反应,反应体系为 30 μL。94 ℃预变性 4 min;94 ℃变
性 4 min,58.7 ℃退火 45 s,72 ℃延伸 45 s,35 个循环;72 ℃延伸 10 min。
扩增产物的电泳检测、胶回收、连接转化、阳性克隆检测和基因测序依刘传娇等(2014)的方法。

表 1 试验所用引物的序列
Table 1 Sequences of primers used in this study
引物名称
Primer name
序列(5′→3′)
Sequence
引物名称
Primer name
序列(5′→3′)
Sequence
PsUBI-F ATGGCBTCNAARMGBATHYTBAAS RTTUB-F GTCAACCTTATCCCATTCCC
PsUBI-R YYANCCCATNGMRTAYTTYTGDGT RTTUB-R TCCTTTGTGCTCATCTTTCC
RTUBI-F CAGGCAAATGTTGGGTGA RTTUB2-F GAAAACTTGCCGTAAATCTGA
RTUBI-R TGCTGGGCTCTTTCGTTC RTTUB2-R CTCGTCTACTTCCTTTGTGCT
RTGAPDH-F AACATTATTCCCAGCAGCACT RT18S-F TGAGAAACGGCTACCACAT
RTGAPDH-R AGAAATCGGTTGACACCACAT RT18S-R CCCAAGGTCCAACTACGAG
RTGAPDH1-F TTCACCGACAAAGACAAGG PsAG-F CAGGCAAATGTTGGGTGA
RTGAPDH1-R TTAGCCAAGGGAGCAAGAC PsAG-R TGCTGGGCTCTTTCGTTC
注:引物序列中 B 代表 C/G/T;N 代表 A/T/G/C;R 代表 A/G;M 代表 A/C;H 代表 A/T/C;Y 代表 C/T;S 代表 G/C;D 代表 G/AT。
Note:In degenerate primers sequence,B represents C/G/T;N represents A/T/G/C;R represents A/G;M represents A/C;H represents A/T/C;
Y represents C/T;S represents G/C;D represents G/AT.

Liu Chuan-jiao,Wang Shun-li,Xue Jing-qi,Zhu Fu-yong,Ren Xiu-xia,Li Ming-yang,Zhang Xiu-xin.
Molecular cloning of ubiquitin protein gene and study on this gene as reference gene in tree peony.
1986 Acta Horticulturae Sinica,2015,42 (10):1983–1992.
1.2.3 序列分析与系统进化树的构建
cDNA 序列翻译、蛋白分子量及等电点计算、蛋白的疏水性分析、亚细胞定位预测、跨膜结构
域预测、氨基酸序列比对和系统进化树构建的具体方法参照刘传娇等(2014)的文献。
1.2.4 实时荧光定量 PCR反应
根据前人研究结果和本实验室已有试验结果,筛选出 6 种常用看家基因用于内参基因的筛选试
验,具体引物序列见表 1。
同时设计了一个控制花器官发育的 PsAG 的引物(表 1),用于探讨 PsAG 在牡丹不同花器官中
的表达分析。qRT-PCR 反应体系为 20 μL。94 ℃预变性 3 min;94 ℃变性 15 s,55℃复性 15 s,72
℃延伸 20 s,40 个循环。PsUBI 的组织特异性表达水平计算参照梁云等(2013)的方法,最后应
用 SAS 软件对表达量进行显著性差异分析。
2 结果与分析
2.1 牡丹PsUBI cDNA全长的克隆与结构分析
以‘洛阳红’牡丹花芽的 cDNA 为模板,克
隆得到了一个 447 bp 的含有完整开放读码框的
PsUBI 的 cDNA 序列(图 1),编码 148 个氨基酸。















图 1 牡丹 PsUBI 基因的 PCR 产物的琼脂糖凝胶电泳图
Fig. 1 PCR amplification result on agarose gel of PsUBI
核苷酸 NCBI blast 分析发现,克隆得到的
cDNA 序列与草莓(Fragaria vesca)的 ubiquitin
相似性最高,其推导的氨基酸序列与可可
(Theobroma cacao)的 ubiquitin 相似性最高,故
将其命名为 PsUBI。预测分子量为 16.504 kD,理
论等电点为 7.72,属于亲水蛋白。亚细胞定位预
测其有 92.64%的几率定位于细胞核内,跨膜结构
域预测结果表明其位于膜内,GenBank 登录号为
KP742952。
推导的氨基酸序列保守区分析发现,包含一
个保守区 UBCc(图 2)。该保守区含有 1 处半胱
氨酸酶活性位点(active site cysteine)、多个泛素硫酯互作残基(Ub thioester inter mediate interaction
residues)和 5 个 E3 互作残基(E3 interaction residues)。
2.2 牡丹PsUBI基因的同源性分析
将此序列在 NCBI 网站上进行 Blast X 比对分析,结果显示,PsUBI 与拟南芥(Arabidopsis
thaliana,NM_105097.8)等 23 种植物 ubiquitin 核苷酸序列的相似性均在 81%以上,其中,与草莓
(Fragaria vesca,XM_004302476.1)ubiquitin 的同源性高达 88%,与甜橙(Citrus sinensis,
XM_006481163.1)、棉花(Gossypium hirsutum,AY082005.1)及苹果(Malus × domestica,
XM_008361609.1)、黄瓜(Cucumis sativus,XM_004154510.1)等植物 ubiquitin 的同源性高达 87%,
说明该基因为泛素延伸蛋白基因。
将牡丹 PsUBI 推导的氨基酸序列与在 NCBI 数据库中筛选出的与其相似性较高的 12 种植物的
刘传娇,王顺利,薛璟祺,朱富勇,任秀霞,李名扬,张秀新.
牡丹泛素延伸蛋白基因 ubiquitin 的克隆及其作为内参基因的研究.
园艺学报,2015,42 (10):1983–1992. 1987
ubiquitin 蛋白进行了多序列比较分析(图 2),结果发现,不同植物的 ubiquitin 蛋白氨基酸序列只有
在个别位置有突变发生,其中牡丹的第 19 位氨基酸由 T(苏氨酸)突变为 A(丙氨酸),说明了植
物泛素延伸蛋白基因高度保守,这与它参与植物的多种重要生命活动是密切相关的。

图 2 Psubiquitin 基因的推导氨基酸序列与其他植物 ubiquitin 的多序列比对
三角形表示 PsUBI 氨基酸突变位点,黑色线框表示半胱氨酸酶活性位点,*表示 E3 互作残基,◆表示泛素硫酯互作残基。
Fig. 2 Alignments of the Psubiquitin deduced amino acid sequences with other ubiquitin proteins from plants
The triangle indicates the mutantsite of amino acids in the PsUBI,the black rectangle indicates the active site cysteine of amino acids in the
ubiquitin,asterisk indicates E3 interaction residues and the box indicates the Ub thioester inter mediate interaction residues.
2.3 牡丹PsUBI基因的系统进化分析
利用来自其他 16 个物种的 ubiquitin 基因的核苷酸序列构建了系统进化树(图 3),探讨 PsUBI
与它们的系统进化关系。结果表明,牡丹泛素延伸蛋白基因与棉花泛素延伸蛋白基因(Gossypium
hirsutum,AY082005.1)的亲缘关系最近,并与白梨(Pyrus × bretschneideri,XM_009372631.1)、
苹果(Malus × domestica,XM_008372058.1)泛素延伸蛋白基因具有相对较近的亲缘关系,与拟南
芥(Arabidopsis thaliana,NM_105097.8)、葡萄(Vitis vinifera,XM_010663575.1)、莲(Nelumbo nucifera,
XM_010263180.1)、巨桉(Eucalyptus grandis,XM_010054870.1)、番茄(Solanum lycopersicum,
XM_004245495.2)及马铃薯(Solanum tuberosum,XM_006343832.1)泛素延伸蛋白基因组成的小
进化群体亲缘关系较远。这说明牡丹与其他植物 ubiquitin 基因之间的进化是在多个核苷酸上产生了
突变。但是其他植物泛素延伸蛋白基因之间,如大豆(Glycine max,XM_003519246.2)、鹰嘴豆(Cicer
arietinum,XM_004490669.1)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula,XM_003600493.1)、美花烟草(Nicotiana
sylvestris,XM_009799826.1)与茸毛烟草(Nicotiana tomentosiformis,XM_009608788.1)等都相对
比较集中的分布在小进化群中,这说明植物 ubiquitin 基因之间的进化可能只是在少数核苷酸上产生
了突变。

Liu Chuan-jiao,Wang Shun-li,Xue Jing-qi,Zhu Fu-yong,Ren Xiu-xia,Li Ming-yang,Zhang Xiu-xin.
Molecular cloning of ubiquitin protein gene and study on this gene as reference gene in tree peony.
1988 Acta Horticulturae Sinica,2015,42 (10):1983–1992.












图 3 牡丹 PsUBI 与其它植物 ubiquitin 的进化树
自展值(1 ~ 1 000)标记各个节点。
Fig. 3 Phylogenetic tree constructed by ubiquitin from Paeonia suffruticosa and other plants
Boot-strap values from 1 000-replicates were indicated at each node.
2.4 内参基因的荧光定量PCR分析
以牡丹不同组织器官(根、茎、叶、花瓣、雄蕊和心皮)来源的第 1 链 cDNA 为模板,进行实
时荧光定量 PCR 分析。结果表明,在 6 个看家基因中,只有 ubiquitin 的 PCR 扩增曲线的重复性最
好,CT值最为稳定,尤其是在花瓣、雄蕊、心皮等 3 个花器官中的 CT 值完全一致(图 4)。

















图 4 牡丹不同组织器官中 6 个看家基因的 Real-time PCR 扩增曲线
1. 根;2. 茎;3. 叶;4. 花瓣;5. 雄蕊;6. 心皮。
Fig. 4 Real-time PCR amplification curves of the six housekeeping genes in different tissues and organs of tree peony
1. Root;2. Stem;3. Leaf;4. Petal;5. Stamen;6. Carpel.
刘传娇,王顺利,薛璟祺,朱富勇,任秀霞,李名扬,张秀新.
牡丹泛素延伸蛋白基因 ubiquitin 的克隆及其作为内参基因的研究.
园艺学报,2015,42 (10):1983–1992. 1989
2.5 PsUBI在牡丹不同组织部位的表达
PsUBI 基因在牡丹根、茎、叶、花瓣、雄
蕊和心皮中的表达结果显示,PsUBI 在这些组
织中均有表达,且表达量相对一致,尤其是花
器官中的表达量,几乎完全一致(图 5)。
应用ΔCT法计算PsUBI在各组织中的表达
量结果,以根的表达量为 1 计算,茎的相对表
达量为 0.983,叶片的相对表达量为 0.906,花
瓣的相对表达量为 1.038,雄蕊的相对表达量为
1.099,心皮的相对表达量为 1.088,各组织无
显著性差异。
图 5 Psubiquitin 基因在牡丹不同组织器官中的表达量
Fig. 5 Expression pattern of Psubiquitin in different
tissues of tree peony
P ≤ 0.05.
因此可推断,PsUBI 应该为组成型表达的
泛素延伸蛋白基因。
2.6 PsUBI作为内参基因检测PsAG在牡丹不同花器官中的表达
为了进一步验证 PsUBI 作为校正内参基因的可靠性,以‘洛阳红’不同花器官(苞片、萼片、
花瓣、雄蕊和心皮)为材料,以 PsUBI 为内参基因,进行了牡丹花模型基因 PsAG(GenBank 登录
号为 KP742952)的表达分析。
实时荧光定量 PCR 的熔解曲线和试验结果见图 6 和图 7。
图 6 显示 PsAG 和 PsUBI 的熔解曲线均为单峰曲线,表明两个引物特异性较好,可以用于
qRT-PCR 试验。
qRT-PCR 试验结果显示,PsAG 在心皮中的表达量最高,雄蕊中次之,萼片和苞片中的表达量
极低,在花瓣中几乎不表达(图 7)。
试验结果与 PsAG 可以调控第 3 和第 4 轮花器官的发育相吻合,因此可知 PsUBI 作为花器官研
究中的内参基因是可行的。






图 7 PsAG 基因在牡丹不同花器官中的表达分析
Fig. 7 Expression analysis of PsAG in different floral organs of
tree peony by qRT-PCR
P ≤ 0.05.
图 6 PsAG 和 PsUBI 的熔解曲线
Fig. 6 The melt peaks of PsUBI and PsAG

Liu Chuan-jiao,Wang Shun-li,Xue Jing-qi,Zhu Fu-yong,Ren Xiu-xia,Li Ming-yang,Zhang Xiu-xin.
Molecular cloning of ubiquitin protein gene and study on this gene as reference gene in tree peony.
1990 Acta Horticulturae Sinica,2015,42 (10):1983–1992.
3 讨论
研究表明,ubiquitin 蛋白参与真核生物细胞的许多重要的生命活动,由泛素延伸蛋白介导的蛋
白酶降解系统(ubiquitin/proteasome system,UPS)是真核生物体内最重要的蛋白降解途径,参与细
胞周期调控、生长与凋亡、离子通道、DNA 修复、信号传导、转录调控以及机体免疫等多种重要的
生命活动过程(Glickman & Ciechanover,2002)。近年来的研究表明,高等植物泛素是一种高度保
守的蛋白,泛素的保守位点对维持蛋白质结构和功能发挥关键作用(蔡振锋 等,2012)。因为其高
度的保守性和同源性,以及在不同组织器官中恒定的表达量,所以被用作多种高等植物中基因表达
分析的内参基因,如拟南芥、水稻、矮牵牛、短柄草、大豆、棉花、杨树等(Brunner et al.,2004;
Jain et al.,2006;涂礼莉 等,2007;Gutierrez et al.,2008;Hong et al.,2008;Jian et al.,2008;
李钱峰 等,2008;Mallona et al.,2010)。
本试验克隆得到牡丹的 1 个泛素延伸蛋白基因 PsUBI 的 CDS 序列。PsUBI 基因与 GenBank 收
录的其他植物肌动蛋白基因的同源性达 81%以上,与草莓 ubiquitin 的同源性高达 88%,其氨基酸序
列同源性达 96%以上,与可可、草莓的氨基酸同源性高达 99%。表明高等植物的 ubiquitin 基因是一
种高度保守的看家基因。
系统发育树结果显示:牡丹泛素延伸蛋白基因PsUBI与棉花的泛素延伸蛋白基因亲缘关系最近,
但多重比较结果显示,该基因与其他植物的 ubiquitin 基因存在一定差异。因此,若直接将其他物种
内参基因的同源基因用作表达分析的内标,无法保证结果的准确性。本试验中实时荧光定量 PCR 结
果显示,PsUBI 在牡丹各个组织器官中均有稳定的表达,尤其是在牡丹花器官中的表达模式十分稳
定。PCR 扩增曲线显示,相对于其他 5 个常见的内参基因(GAPDH、GAPDH1、tubulin、tubulin2
和 18S rRNA),ubiquitin 的 CT 值最为稳定,尤其是花器官中几乎完全一致,这说明相对于其他 5 个
内参基因,ubiquitin 的表达量更为稳定,也更适合作为花器官基因表达分析的校正内参基因。
用 PsUBI 作为内参基因探讨牡丹花模型基因 PsAG 的表达模式,结果发现其在心皮和雄蕊中的
表达量最高,这与 PsAG 作为花器官发育的 ABCDE 模型中的 C 类基因,主要调控第 3 和第 4 轮花
器官发育(即雄蕊和心皮)的功能一致(Yanofsky et al.,1990;Mizukami & Ma,1992;Weigel &
Meyerowitz,1994;Irish,1999;Theissen,2001;Song et al.,2008;任磊,2011;Tanaka,2013)。
试验结果也进一步证实了 PsUBI 基因作为内参基因的准确性。因此推断 PsUBI 为组成型表达的泛素
延伸蛋白基因,适宜将其作为牡丹花器官研究的内参基因。

References
Andersen C L,Jensen J L,Ørntoft T F. 2004. Normalization of real-time quantitative reverse transcription-PCR data:A model-based variance
estimation approach to identify genes suited for normalization,applied to bladder and colon cancer data sets. Cancer Research,64 (15):
5245–5250.
Brunner A M,Yakovlev I A,Strauss S H. 2004. Validating internal controls for quantitative plant gene expression studies. BioMed Central Plant
Biology,4 (14):1–7.
Bustin S A,Benes V,Garson J A,Hellemans J,Huggett J,Kubista M,Mueller R,Nolan T,Pfaffl M W,Shipley G L,Vandesompele J,
Wittwer C T. 2009. The MIQE guidelines:Inimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments. Clinical Chemistry,
55 (4):611–622.
Cai Zhen-feng,Ping Jun-jiao,Zhang Zhen,Tang Xian-chun,Bai Wei-feng,Qian Gang. 2012. Functional analysis of ubiquitin gene in Senecio
scandens Buch.-Ham.ex D. Don based on its bioinformatics. Biotechnology Bulletin,(9):163–167. (in Chinese)
刘传娇,王顺利,薛璟祺,朱富勇,任秀霞,李名扬,张秀新.
牡丹泛素延伸蛋白基因 ubiquitin 的克隆及其作为内参基因的研究.
园艺学报,2015,42 (10):1983–1992. 1991
蔡振锋,平军娇,张 珍,汤贤春,白威峰,钱 刚. 2012. 千里光泛素(Ubiquitin)基因生物信息学与功能分析. 生物技术通报,(9):
163–167.
Dreher K,Callis J. 2007. Ubiquitin,hormones and biotic stress in plants. Annals of Botany,99 (5):787–822.
Glickman M H,Ciechanover A. 2002. The ubiquitin-proteasome proteolytic pathway:Destruction for the sake of construction. Physiological
Reviews,82 (2):373–428.
Gutierrez L,Mauriat M,Guénin S,Pelloux J,Lefebvre J F,Louvet R,van Wuytswinkel O. 2008. The lack of a systematic validation of reference
genes:A serious pitfall undervalued in reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)analysis in plants. Plant Biotechnology
Journal,6 (6):609–618.
Hong Y,Seo P J,Yang M S,Xiang F,Park C M. 2008. Exploring valid reference genes for gene expression studies in Brachypodium distachyon by
real-time PCR. Bio Med Central Plant Biology,8 (112):1–11.
Huggett J,Dheda K,Bustin S,Zumla A. 2005. Real-time RT-PCR normalization;strategies and considerations. Genes and Immunity,6 (4):
279–284.
Irish V F. 1999. Petal and stamen development. Current Topics in Developmental Biology,41:133–161.
Jain M,Nijhawan A,Tyagi A K,Khurana J P. 2006. Validation of housekeeping genes as internal control for studying gene expression in rice by
quantitative real-time PCR. Biochemical and Biophysical Research Communications,345 (2):646–651.
Jia Pei-yi,Dong Li,Wang Yan-jie,Zhang Chao. 2010. Cloning and characterization of ubiquitin extension protein gene in Paeonia suffruticosa.
Biotechnology,20 (4):1–3. (in Chinese)
贾培义,董 丽,王彦杰,张 超. 2010. 牡丹泛素延伸蛋白基因片段的克隆及序列分析. 生物技术,20 (4):1–3.
Jian B,Liu B,Bi Y,Hou W,Wu C,Han T. 2008. Validation of internal control for gene expression study in soybean by quantitative real-time PCR.
Bio Med Central Molecular Biology,9 (59):1–14.
Li Qian-feng,Jiang Mei-yan,Yu Heng-xiu,Xin Shi-wen,Gu Ming-hong,Liu Qiao-quan. 2008. Selection of internal reference genes for quantitative
RT-PCR analysis of total RNA from endosperm of rice(Oryza sativa L.). Journal of Yangzhou University:Agriculture and Life Science
Edition,29 (2):61–66. (in Chinese)
李钱峰,蒋美艳,于恒秀,辛世文,顾铭洪,刘巧泉. 2008. 水稻胚乳 RNA 定量 RT-PCR 分析中参照基因选择. 扬州大学学报:农业与
生命科学版,29 (2):61–66.
Liang Yun,Yuan Su-xia,Feng Hui-ying,Xu Lei-feng,Yuan Ying-ying,Liu Chun,Ming Jun. 2013. Cloning and expression analysis of actin gene
(lilyActin)from lily. Acta Horticulturae Sinica,40 (7):1318–1326. (in Chinese)
梁 云,袁素霞,冯慧颖,徐雷锋,袁迎迎,刘 春,明 军. 2013. 百合肌动蛋白基因 lilyActin 的克隆与表达分析. 园艺学报,40 (7):
1318–1326.
Liu Chuan-jiao,Wang Shun-li,Xue Jing-qi,Zhu Fu-yong,Ren Xiu-xia,Li Ming-yang,Zhang Xiu-xin. 2014. Molecular cloning and expression
analysis of the flowering-regulating transcription factor PrSOC1 gene in tree peony. Acta Horticulturae Sinica,44 (11):2259–2267. (in
Chinese)
刘传娇,王顺利,薛璟祺,朱富勇,任秀霞,李名扬,张秀新. 2014. 牡丹开花调控转录因子基因 PrSOC1 的克隆与表达分析. 园艺学
报,41 (11):2259–2267.
Mallona I,Lischewski S,Weiss J,Hause B,Egea-Cortines M. 2010.Validation of reference genes for quantitative real-time PCR during leaf and
flower development in Petunia hybrida. BioMed Central Plant Biology,10 (4):1–11.
Mizukami Y,Ma H. 1992. Ectopic expression of the floral homeotic gene AGAMOUS in transgenic Arabidopsis plants alters floral organ identity.
Cell,71 (1):119–131.
Qin Kui-jie,Li Jia-jue. 1990. Studies on the flower type classification of tree peony and peony cultivars. Journal of Beijing Forestry University,12
(1):18–26. (in Chinese)
秦魁杰,李嘉珏. 1990. 牡丹、芍药品种花型分类研究. 北京林业大学学报,12 (1):18–26.
Ren Lei. 2011. Cloning and expression of floral organ development related genes in tree peony[Ph. D. Dissertation]. Beijing:Chinese Academy of
Foresty. (in Chinese)

Liu Chuan-jiao,Wang Shun-li,Xue Jing-qi,Zhu Fu-yong,Ren Xiu-xia,Li Ming-yang,Zhang Xiu-xin.
Molecular cloning of ubiquitin protein gene and study on this gene as reference gene in tree peony.
1992 Acta Horticulturae Sinica,2015,42 (10):1983–1992.
任 磊. 2011. 牡丹花器官发育相关基因的克隆与表达[博士论文]. 北京:中国林业科学院.
Schmittgen T D,Zakrajsek B A. 2000. Effect of experimental treatment on housekeeping gene expression:Validation by real-time,quantitative
RT-PCR. Journal of Biochemical and Biophysical Methods,46 (1):69–81.
Song J,Clemens J,Jameson P E. 2008. Quantitative expression analysis of the ABC genes in Sophoratetraptera,a woody legume with an unusual
sequence of floral organ development. Journal of Experimental Botany,59 (2):247–259.
Tanaka Y,Oshima Y,Yamamura T,Sugiyama M,Mitsuda N,Ohtsubo N,Ohme-Takagi M,Terakawa T. 2013. Multi-petal cyclamen flowers
produced by AGAMOUS chimeric repressor expression. Scientific Reports,3:1–6.
Theissen G. 2001. Development of floral organ identity:Stories from the MADS house. Current Opinion in Plant Biology,4 (1):75–85.
Tu Li-li,Zhang Xian-long,Liu Di-qiu,Jin Shuang-xia,Cao Jing-lin,Zhu Long-fu,Deng Feng-lin,Tan Jia-fu,Zhang Cun-bin. 2007. Validation
of reference genes for quantitative real-time PCR during fibrogenesis and somatic embryogenesis in Gossypium barbadense. Chinese Science
Bulletin,52 (20):2379–2385. (in Chinese)
涂礼莉,张献龙,刘迪秋,金双侠,曹景林,朱龙付,邓锋林,谭家福,张存斌. 2007. 棉花纤维发育和体细胞胚发生过程中实时定量
PCR 内对照基因的筛选. 科学通报,52 (20):2379–2385.
van Guilder H D,Vrana K E,Freeman W M. 2008.Twenty-five years of quantitative PCR for gene expression analysis. Biotechniques,44 (5):
619–626.
Wang Shun-li,Xue Jing-qi,Zhu Fu-yong,Zhang Ping,Ren Xiu-xia,Liu Chuan-jiao,Zhang Xiu-xin. 2014. Molecular cloning,expression and
evolutionary analysis of the flowering regulating transcription factor gene PsCOL4 in tree peony. Acta Horticulturae Sinica,44 (5):1409–1417.
(in Chinese)
王顺利,薛璟祺,朱富勇,张 萍,任秀霞,刘传娇,张秀新. 2014. 牡丹开花调控转录因子基因 PsCOL4 的克隆、表达与系统进化分
析. 园艺学报,41 (7):1409–1417.
Wang Yan-jie,Dong Li,Zhang Chao,Wang Xiao-qing. 2012. Reference gene selection for Real-time quantitative PCR normalizationin tree peony
(Paeonia suffruticosa Andr.). Journal of Agricultural Biotechnology,20 (5):521–528. (in Chinese)
王彦杰,董 丽,张 超,王晓庆. 2012. 牡丹实时定量 PCR 分析中内参基因的选择. 农业生物技术学报,20 (5):521–528.
Warrington J A,Nair A,Mahadevappa M,Tsyganskaya M. 2000. Comparison of human adult and fetal expression and identification of 535
housekeeping/maintenance genes. Physiological Genomics,2 (3):143–147.
Weigel D,Meyerowitz E M. 1994. The ABCs of floral homeotic genes. Cell,78 (2):203–209.
Yanofsky M F,Ma H,Bowman J L,Drews G N,Feldmann K A,Meyerowitz E M. 1990. The protein encoded by the Arabidopsis homeotic gene
agamous resembles transcription factors. Nature,346 (6279):35–39.
Zhang Yu-xi,Gai Shu-peng,Liu Chun-ying,Mu Ping,Zheng Guo-sheng. 2011. Selection of control genes in real-time qPCR analysis during bud
dormancy release in tree peony(Paeonia suffruticosa). Molecular Plant Breeding,(9):1052–1056. (in Chinese)
张玉喜,盖树鹏,刘春英,穆 平,郑国生. 2011. 牡丹花芽休眠解除过程中实时定量 PCR 内参基因的选择. 分子植物育种,(9):
1052–1056.