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Cloning and Expression Characteristics of a Novel Dehydrin Gene from Hazelnut(Corylus heterophylla Fisch.)

平榛脱水素基因的克隆与表达分析



全 文 :园 艺 学 报 2013,40(1):32–40 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2012–08–30;修回日期:2012–12–19
基金项目:国家林业公益性行业科研专项(201304710)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:wanggx0114@126.com;Tel:010-62889667)
平榛脱水素基因的克隆与表达分析
陈 新 1,2,梁丽松 2,马庆华 2,赵天田 2,刘庆忠 1,王贵禧 2,*
(1 山东省果树研究所,山东泰安 271000;2中国林业科学研究院林业研究所,林木遗传育种国家重点实验室,北京
100091)
摘 要:以平榛(Corylus heterophylla Fisch.)花芽为试材,采用 RT-PCR 和 RACE 方法克隆了一个
平榛与脱水素基因同源的 cDNA 基因,命名为 ChDHN(GenBank 登录号 HM228389),其全长 639 bp,
具有一个 504 bp 的潜在编码区,编码 167 个氨基酸组成的多肽,具有 LEA 类家族成员具有的特征多肽序
列,属于 Y4SK2 类型 DHN 基因,预测 ChDHN 蛋白质分子量 18.03 kD,预测其理论等电点为 7.28。对
ChDHN 的时空表达特性进行了研究,以 Actin 为内参,对 ChDHN 在 4 ℃冷激条件下(0、2、4、8、24
和 48 h)的表达模式进行了初步的研究,冷激处理后 ChDHN 表现逐渐上调的表达趋势,24 h 达到最大表
达量,48 h 表达量降低;推测 ChDHN 属于植物冷适应调节网络中的应答基因;定量 RT-PCR 分析 ChDHN
在不同器官中的表达,在种子中高丰度表达,其次是雄花序和花芽,在树皮中表达最低。用 PCR、酶切
和测序鉴定等方法检测已成功构建重组表达载体 pET-32a(+)-DHN,将鉴定完全正确的重组质粒转化大肠
杆菌 BL21(DE3),经 SDS-PAGE 分析并经过 Western blotting 鉴定,表明重组蛋白被 IPTG 诱导后高效表
达出一条比预测分子量 18.03 kD 大 4 kD 的融合蛋白。
关键词:平榛;ChDHN;qRT-PCR;原核表达
中图分类号:S 664.4 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2013)01-0032-09

Cloning and Expression Characteristics of a Novel Dehydrin Gene from
Hazelnut(Corylus heterophylla Fisch.)
CHEN Xin1,2,LIANG Li-song2,MA Qing-hua2,ZHAO Tian-tian2,LIU Qing-zhong1,and WANG Gui-xi2,*
(1Shandong Institute of Pomology,Tai’an,Shandong 271000,China;2State Key Laboratory of Tree Genetics and
Breeding,Research Institute of Forestry,Chinese Academy of Forestry,Beijing 100091,China)
Abstract:A cDNA encoding the dehydrin-like gene homologue was isolated from hazelnut(Corylus
heterophylla Fisch.)by RACE-PCR and designated ChDHN(GenBank accession No. HM228389).
Sequence analysis showed that cDNA of ChDHN was 639 bp long and contained a single open reading
frame. The predicted ChDHN protein has 167 amino acids with an estimated molecular mass of 18.03 kD
and an isoelectric point of 7.28,qRT-PCR analysis showed that the expression of ChDHN was induced by
low temperature and peaked at 24 h after exposed to low temperatures of 4 ℃. The transcripts of ChDHN
appeared in many hazelnut tissues including male inflorescence,bark,flower bud and seeds,but mostly
accumulated in seeds. the prokaryotic expression plasmid of pET-32a(+)-DHN was sequenced,digested by

1 期 陈 新等:平榛脱水素基因的克隆与表达分析 33

restricted endonuclease enzyme of SacⅠand EcoRⅠ simultaneously,meanwhile induce it to be
expressed in E. coli BL21 by IPTG,SDS-PAGE analysis and Western blot results showed that the
recombinant plasmid pET-32a(+)-His-DHN could be expressed a 4 kD larger molecule mass than predicted
molecule mass of fusion protein.
Key words:hazelnut;ChDHN;qRT-PCR;prokaryotic expression

通过分子生物学手段创制抗寒种质材料是当代植物遗传改良的研究热点之一。脱水蛋白
(dehydrin,DHN)首先发现于植物的晚期胚胎发生器官中,是一种在脱水、低温环境胁迫中或在
种子成熟过程中存在的植物蛋白(Delseny,1994),这类蛋白质在低温诱导条件下的积累有助于提
高植物忍受冰冻胁迫的能力,减少细胞因冰冻造成的失水。脱水素与脱水相关的因素,如干旱和盐
胁迫也相关(Nylander et al.,2001;Bray,2002;Suprunova et al.,2004)。到目前为止,已在拟南
芥、桦木、油菜、葡萄、番茄、桃、苜蓿、枇杷等植物中验证 DHN 与低温相关(Nylander et al.,
2001;Welling et al.,2004;Yao et al.,2005;Rorat et al.,2006;Xiao & Nassuth,2006;Bassett et al.,
2009;Remus-Borel et al.,2010;徐红霞 等,2011)。
平榛(Corylus heterophylla Fisch.)为榛科(Betulaceae)榛属(Corylus)植物,在中国野生资
源丰富,主要特性是抗寒性强,可抗冬季–48 ℃的极端低温。而世界上广泛栽培的欧洲榛(Corylus
avellana L.)的抗寒能力远不如平榛,早春和晚秋的霜冻会冻伤或者冻死花芽,影响产量。
本研究中以平榛花芽为试材克隆获得一个与脱水素基因高度同源的基因,并对该基因的时空表
达特性进行分析,旨在为进一步研究平榛 DHN 基因的功能,探讨平榛抗寒的分子机制提供理论依
据和基础数据,为今后利用基因工程技术培育抗寒榛子新品种提供可操作基因。
1 材料与方法
1.1 材料及处理
为研究在人工可控条件下 ChDHN 基因的表达,于平榛萌芽前 5 月份从取样地(河北木兰围场
国有林场)带土挖回从一个克隆母株上萌发的基因型一致的根蘖苗,栽植在中国林科院林业所科研
温室,培育苗龄 2 ~ 3 个月的无性系,放入光照箱中适应 2 h 以上(光照强度 100 μmol · m-2 · s-1,光
照时间 16 h /8 h,昼夜温度 25 ℃/21 ℃,湿度 80% ~ 90%),然后于 2012 年 7 月无性系生长季进行
4 ℃低温胁迫处理,分别在处理 0、2、4、8、24 和 48 h 后采集叶位相同的叶片,用于研究 ChDHN
响应低温的表达模式。
参照 Naik 等(2007)的方法,在冷适应时期 11 月(Cold acclimation,CA)摘取花芽、雄花序、
树皮等冬季暴露器官和将近成熟的种子用于检测 ChDHN 的差异表达情况。
限制性内切酶、T4 连接酶及 TaqDNA 聚合酶均购自 Fermentas 公司。菌株 E. coli DH5、E. coli
BL21 (DE3)、质粒 pET-32a(+)购于 TAKARA 公司。鼠源的抗 HIS 标签抗体、HRP 标记的羊抗鼠 IgG
购自北京中杉金桥生物技术有限公司。
1.2 平榛 RNA 的提取和 DHN 的克隆
总RNA提取采用CTAB法(Chang et al.,1993),并用DNaseⅠ(TaKaRa)处理以去除基因组DNA
的污染。设计的兼并引物:DHNJ5(5′-ACC/TGAC/TGAA/GTAC/TGGA/C/TAACC-3′)和DHNJ3(5′-A
GCTTCTCCTTA/GATCTTG/CTCC-3′)扩增中间片段,应用Clontech公司的SMARTTM RACE试剂盒
反转录得到第一链用于基因RACE扩增,设计扩增3′方向的引物P1(5′-GGGAGAAGGAAGAAGAAG
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GGGCTGA-3′)和5′方向的引物P2(5′-CTACGGTGATCCTTGTGTCCAACAC-3′),按照Race试剂
盒SMARTTM RACE cDNA Amplification Kit说明书进行cDNA末端快速扩增。拼接两段序列后设计引
物DHNQ5(5′-ATTACCTTGAAAATGGCACA-3′)和DHNQ3(5′-GCTAGCCAGCGACAGCT-3′)扩
增全长序列。本研究利用ExPASy软件(http://www. expasy. ch/tools/protparam. html)分析ChDHN
基因编码蛋白质的氨基酸组成、理论分子量和等电点。
1.3 qRT-PCR 分析 ChDHN 的时空表达
根据 cDNA 序列设计一对特异引物:DHNQR5(5′-AATTGGGCAACCC GATCCACCACAT-3′)
和 DHNQR3(5′-CCATGCCCATCATCCTCCGAAAAGC-3′),获得的扩增片段长度为 184 bp。以平
榛 Actin 基因(GenBank accession number HQ677569)为稳定内参,设计其特异引物 Actin-F
(5′-TGGTCAAGGCTGGGTTTGC-3′)和 Actin-R(5′-CTGACCCATCCCAACCATGA-3′),获得的扩
增片段为 101 bp,进行相对荧光定量分析。反应在 ABI 7500 实时定量 PCR 仪上进行,方法参照美
国应用生物系统公司 7300/7500 实时定量 PCR 仪相对定量实验入门指南和荧光定量试剂盒 SYBR
PrimeScriptTM RT-PCR Kit(TaKaRa)说明书。每个试验设 4 次重复,利用 ABI 7500 PCR 仪 Sequence
Detection Software 软件(2-ΔΔCT 法)和 Origin 6.2 软件进行数据分析。
1.4 pET-32a(+)-DHN 基因重组质粒的构建
以 pMD19-DHN 基因为模板 PCR 方法扩增 DHN 基因。设计引物为:D18Y5:5′-gcg GAATTCAT
GGCACATTACCAAAAC-3′(引入 EcoRⅠ酶切位点)Ⅰ和 D18Y3:5′-gcc GAGCTCCTAGTGGTGTCC
AGGAAG-3′(引入 SacⅠ酶切位点);原核表达载体 pET-32a(+)用 EcoRⅠ/SacⅠ双酶切将其线性化
后,与 DHN 目的基因的酶切产物于 16 ℃连接过夜。5 μL 连接产物转入大肠杆菌 DH5中,接种 LB
卡那霉素抗性固体培养基 37 ℃培养过夜,挑取单克隆至 1.5 mL 卡那霉素 LB 培养基中 37 ℃,220
r  min-1 培养过夜,提取质粒用于酶切和测序鉴定。
1.5 pET-32a(+)-DHN 基因原核表达与鉴定
将构建好的重组质粒 pET-32a(+)-DHN 转化到宿主菌 BL21(DE3)中,经 IPTG(设置终浓度 0、
0.25、0.5、1.0、1.5 mmol · L-1)诱导表达不同时间 0、1、2、3 h,收集的细菌加入等体积 2× SDS
凝胶上样缓冲液,100 ℃煮沸 3 min,冰浴 4 min,室温下离心(12 000 r · min-1)1 min,取 20 μL 进
行 SDS-PAGE 电泳。考马斯亮蓝染色,通过凝胶成像系统测定表达产量。
1.6 Western blotting 鉴定融合质粒的表达
取未诱导的作为试验对照和 1 mmol · L-1 IPTG 在 37 ℃诱导 3 h 后表达的蛋白进行 SDS-PAGE 电
泳,转移硝酸纤维素膜,制备成抗原条带。用 5%脱脂奶粉封闭,分别以 HIS 标签抗体为一抗(1︰500)
室温轻摇作用 2 h;TBST 洗涤 3 次,每次 5 min;加入 HRP 标记的羊抗鼠 IgG(1︰2 000)室温反应
2 h,同上洗涤;ECL 显色。
2 结果与分析
2.1 平榛 ChDHN cDNA 全长的获得及序列分析
首先采用引物 DHNJ5 和 DHNJ3 扩增得到了 446 bp 的中间片段(图 1,A)。设计末端扩增的特
异引物 P1 和 P2,以花芽的 cDNA 为模板,经 RACE-PCR 扩增和产物克隆、测序后,分别得到长度
为 328 bp 的 3′末端和 478 bp 的 5′末端(图 1,B 和 C)。5′RACE 是根据 3RACE 扩增到的非编码区
1 期 陈 新等:平榛脱水素基因的克隆与表达分析 35

设计的,5′RACE 扩增片段与 3RACE 扩增片段均有一段完全重叠的区域,说明克隆到的是基因的 5′
端和 3′端,最终扩增获得一条长度为 639 bp 的包含开放阅读框的 cDNA 全长序列(图 1,D)。Blast
比对发现,该 cDNA 序列与 DHN 基因同源,命名为 ChDHN,GenBank 登录号为 HM228389。利用
NCBI 提供的 ORF Finder 进行分析发现,ChDHN 包含一个长度为 504 bp 的开放读码框,5非翻译区
长 41 bp,3非翻译区长 94 bp。其 ORF 编码一个含 167 个氨基酸的蛋白质(图 2),ProtParam 预测
ChDHN 所编码蛋白的分子量为 18.03 kD,理论等电点(pI)为 7.28。采用设计的引物 DHNQ5 和
DHNQ3 获得 531 bp 的全长基因。进行保守结构域分析发现该基因含有 Y4SK2,Y 区被由 3 个氨基
酸组成的 IRS/T 分开。

图 1 ChDHN 基因 cDNA 的 RT-PCR 产物琼脂糖电泳分析
A:中间片段的扩增;B:ChDHN 3′ RACE 扩增产物;C:ChDHN 5′ RACE 扩增产物;
D:ChDHNcDNA 全长的电泳检测结果;M:DNA 标准分子量 DL2000。
Fig. 1 Agrose gel electrophoresis analysis of ChDHN gene fragments in Corylus heterophylla Fischer
A:Amplification product of ChDHN fragments;B:Amplification product of 3′ RACE;C:Amplification product of 5′ RACE;
D:Electrophoresis result of ChDHN full-length cDNA;M:DNA marker DL2000.


1 ACATGGGGTATATATCTTCGTTTTTGCTCATTACCTTGAAAATGGCACATTACCAAAACCAGCACGCTGCAC
M A H Y Q N Q H A A

73 CTGCATCCCAAGTCGACGAATACGGCAACCCGATTCGCTCGGATCAATATGGCAACACAATTCGCACGGACG
11 P A S Q V D E Y G N P I R S D Q Y G N T I R T D

145 AATATGGCAACCCGATTCGCACGGACGAATTGGGCAACCCGATCCACCACATGACCGGCACCGCCGGCAGCT
35 E Y G N P I R T D E L G N P I H H M T G T A G S

217 ACGGATCCGGTGGATACGACACCACCACTCCCCAAGGTATGAGTCATGATGTAACGGGGACTGGCGCCCACG
59 Y G S G G Y D T T T P Q G M S H D V T G T G A H

289 GCGTTTCTGGCAAGCTTCATCGCTCTGGAAGCTCAAGCTCTAGCTTTTCGGAGGATGATGGGCATGGCGGGA
83 G V S G K L H R S G S S S S S S S E D D G H G G

361 GAAGGAAGAAGAAGGGGCTGACGGAGAAGATAAAGGAGAAGATACCCGGTGTTGGACACAAGGATCACCGTA
107 R R K K K G L T E K I K E K I P G V G H K D H R

433 GTAATACAAGTGCAACTACCACATATGGTAACGATGAGGGGCAAGTACTACACCATCAGGAGAAGAAGGGGG
131 S N T S A T T T Y G N D E G Q V L H H Q E K K G

505 TGATGGAAAAGATCAAAGAGAAGCTTCCTGGACACCACTAGCTGTCGCTGGCTAGCTTATATATGTATATTA
155 V M E K I K E K L P G H H *
577 TTATATATACATACGTATTTCGTTTTCTTTGCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

图 2 ChDHN 基因的 cDNA 序列及推导的蛋白序列
终止密码子用 * 号标出,Y、S 和 K 保守区分别用阴影、框、下划线表示出来。
Fig. 2 cDNA sequence and putative amino acid sequence of ChDHN
Stop codon is indicated by an asterisk. Conserved Y,S and K segment was marked with shadow,box,underline.
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2.2 低温对 ChDHN 时空表达的影响
利用 qRT-PCR 的方法检测平榛叶片 ChDHN 在低温逆境条件下的表达情况。设定未经低温处理
的 0 h 为对照。图 3 的结果表明,ChDHN 可以被低温诱导,在 4 ℃处理 24 h 时表达出现高峰,是
对照的 3 倍以上,低温处理 48 h 时表达量开始下降,暗示 ChDHN 可能在响应低温胁迫中起作用。

图 3 平榛叶片在 4 ℃低温处理不同时间 ChDHN 的荧光定量 PCR 分析
Fig. 3 qRT-PCR analysis of ChDHN under 4 ℃ treatment at different time points

2.3 ChDHN 在不同器官中的表达
为验证克隆得到的 ChDHN 是否具有组织表达特异性,采用荧光定量 PCR 技术对 4 个器官(树
皮、花芽、雄花序、种子)的表达进行了分析,以树皮的表达量为 1。结果表明,ChDHN 主要在种
子中表达,是树皮中表达量的 2 500 多倍,这进一步验证了得到的是 LEA 蛋白家族成员。ChDHN
在冬季暴露器官雄花序和花芽中均有表达,在雄花序和花芽中表达量也分别达到树皮的 131 倍和 82
倍,推测在雄花序和花芽越冬过程中扮演着重要角色(图 4)。

图 4 ChDHN 在平榛不同器官中的表达
Fig. 4 ChDHN expression in different tissues of Corylus heterophylla,
including bark,floral bud,male flower and seed

2.4 重组质粒 pET-32a(+)-DHN 片段的构建
应用 PCR 方法扩增获得 DHN 基因片段(图 5,1),经过内切酶、连接酶将其插入 pET-32a(+)
载体中,获得 pET-32a(+)-DHN 重组质粒。构建的重组质粒 pET-32a(+)-DHN 经 EcoRⅠ/SacⅠ双酶
1 期 陈 新等:平榛脱水素基因的克隆与表达分析 37

切鉴定,得到 531 bp 的目的条带,1%琼脂糖凝胶电泳结果如图所示(图 5,2),与预期大小相同。
DNA 测序鉴定结果与设计的片段的核苷酸序列一致。

图 5 重组质粒 pET-32a(+)-DHN 的构建
1:DHN 片段的扩增;2:酶切鉴定 pET-32a(+)-DHN 重组质粒;M:DNA 标准分子量 DL2000。
Fig. 5 Construction of recombinant plasmid pET-32a(+)-DHN
Lane 1:Amplification of DHN fragment by PCR. Lane 2:Identification of pET-32a(+)-DHN
digested by EcoRⅠ/SacⅠ enzyme. M:DL2000 DNA marker.

2.5 SDS-PAGE 电泳和 Western blot 分析
将重组质粒 pET-32a(+)-DHN 质粒转化至大肠杆菌 BL21(DE3)感受态细胞内。4 种浓度 IPTG 诱
导 1 ~ 3 h 后,表达蛋白经 SDS-PAGE 电泳,在约 30 kD 处出现明显的目的条带,未经诱导的菌液无
相应条带,重组蛋白以包涵体的形式存在,在上清液中没有发现目的蛋白的表达(图 6)。以抗 HIS
标签抗体为一抗,HRP(辣根过氧化物酶)标记的羊抗鼠抗体为二抗,对表达产物进行 Western blot
分析,得到的特异性蛋白的分子量约为 30 kD 的蛋白(图 6),去除载体上的约 8 kD 大小的多肽标
签(His-tag)外,该 DHN 分子实际表达约 22 kD,比预计的 18 kD 仍然多了 4 kD。

图 6 pET-32a(+)-DHN 重组蛋白的鉴定
CK:未经诱导;M:蛋白标记。
Fig. 6 Analysis of recombinant protein pET-32a(+)-DHN expression by SDS-PAGE
CK:Non-induced bacteria of BL21(DE3)-DHN by IPTG;
M:Protein marker.

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2.6 Western blot 检测重组融合蛋白反应原性
以表达的融合蛋白为抗原,一抗为鼠抗 6-His 单抗,二抗为 HRP 标记的羊抗鼠 IgG。Western blot
结果显示,在 BL21(DE3)/pET-32a(+)-DHN 泳道上相应于其表达产物相对分子量的地方出现了目的
条带,而 BL21 菌的泳道上未出现任何条带(图 7)。
图 7 重组蛋白的 Western blot 检测
M:蛋白标记;CK:未诱导的;A:37 ℃诱导 3 h 表达的蛋白。
Fig. 7 Detection of recombinant protein pET-32a(+)-DHN by Western blot
M:Protein marker;CK:Non-induced bacteria;
2:Induced bacteria 3h at 37 ℃.
3 讨论
DHN 属于胚胎发育晚期丰富蛋白(Late-embryogenesis-abundant protein,lea)ц 类(Dure et al.,
1989),具有热稳定性,是一种亲水素(Close,1996;Svensson et al.,2002);C 端的 K–区是高度
保守的,存在 EKKGIMDKIKEKLPG 基序,该基序含有高比例的极性氨基酸 Gly,亲水性好
(Thomashow,1999),可以和胞质和核内的生物大分子的疏水表面相互作用阻止发生聚合作用,脱
水蛋白通过防止膜质过氧化对膜起到稳定和保护作用,从而防止冰冻损伤,提高植物的抗冻性
(Close,1997;邓江明和简令成,2001)。Hundertmark 和 Hincha(2008)分析了拟南芥中全部 10
个 DHN 基因(包括 5 个类型)。Y 区起分子伴侣的作用(Brini et al.,2007),S 区与磷酸化和核定
位、转运有关。一般来说,YnSK2 是对应于 ABA 和脱水但不对低温响应,Kn 和 Y2Kn 主要对应于
低温(Ismail et al.,1999),KnS 对应于旱和低温(Allagulova et al.,2003)、酸性或中性的 SKn 类
型是抗寒相关的(Danyluk et al.,1998;Choi et al.,1999;Zhu et al.,2000)。本研究获得的属于
Y4SK2 类型 DHN,DHN1 的 C 端 2 个 K–片段是两亲性 α–螺旋,富含极性氨基酸,在细胞脱水时
可强烈结合水分子,这种脱水素的双亲性 α–螺旋能与低温下细胞内形成的冰晶表面紧密结合,阻
止冰晶的进一步扩大,防止由于水分凝固而对细胞造成的伤害,从而保护蛋白质的结构与功能。
Garcia-Banuelos 等(2009)获得了一个苹果 Y2SK4 类型的 MdDHN 在中冬时期上调表达,Yao
等(2005)发现油菜的 Y3SK2 类型的 DHN 在种子中受低温诱导。本研究结果显示平榛 Y4SK2 类型
DHN 在叶片中也对低温胁迫响应。3 个案例和前人的总结出 YnSK2 类型 DHN 一般不对低温响应的
结论不一致。所以 DHN 的抗寒机制相当复杂。关于 DHN 的功能直接证据是 COR 基因转化拟南芥
提高了抗冻性(Jaglo-Ottosen et al.,1998);桃的 PCA60 通过改变冰晶的形态来提高抗冻活性从而
减少对细胞的损伤(Wisniewski et al.,1999)。在桦木上也发现 DHN 具有玻璃化保护作用(Rinne et
al.,1999)。转基因 DHN 在果树上也有实例,转 CuCOR19 柑橘增加了抗寒性(Hara et al.,2004)。
本研究原核表达结果发现 DHN 分子量比预测的分子量大,原因可能与 DHN 蛋白发生磷酸化相关
1 期 陈 新等:平榛脱水素基因的克隆与表达分析 39

(Goday et al.,1994;Godoy et al.,1994),这种磷酸化作用可以结合到钙离子上使蛋白定位到核内
(Heyen et al.,2002;Alsheikh et al.,2003)。
一般将抗寒网络通路分为依赖于 ABA 的和非依赖 ABA 两条途径(Shinozaki & amaguchi-
Shinozaki,2000)。本研究中对克隆的平榛 DHN 进行 Blastn 分析时,发现 ChDHN 和许多 ABA 诱
导的 DHN 同源(结果未列出)。本研究克隆的 DHN 是通过哪条路径来响应低温信号的?这将通过
克隆该基因的上游调控区启动子和对其他胁迫(干旱、ABA、盐胁迫等)条件下的表达响应来进一
步分析该基因的功能。徐红霞等(2011)研究了枇杷在不同冻温条件下的 DHN 基因表达特点,
Garcia-Banuelos 等(2009)发现苹果中的 MdDHN 在冬季的树皮和休眠花芽中表达量很高,但到了
早春冻害解除花芽开始生长时就不再表达;在不同的蓝莓品种中还发现,脱水素蛋白的积累水平与
其对冷害的耐力水平显著相关(Arora et al.,1997)。由此推测 DHN 可能参与抵抗早春与晚秋时期
霜冻的过程,进一步研究不同冻温条件下 DHN 基因的表达特点和不同榛子品种间的基因表达差异
可与为阐述该基因的功能提供重要的参考。

References
Allagulova C R,Gimalov F R,Shakirova F M,Vakhitov V A. 2003. The plant dehydrins:Structure and putative functions. Biochemistry(Moscow),
68:945–951.
Alsheikh M K,Heyen B J,Randall S K. 2003. Ion binding properties of the dehydrin ERD14 are dependent upon phosphorylation. J Biol Chem,
278:40882–40889.
Arora R,Rowland L J,Panta G R. 1997. Chill-responsive dehydrins in blueberry:Are they associated with cold hardiness or dormancy transitions?
Physiol Plant,101:8–16.
Bassett C L,Wisniewski M E,Artlip T S,Richart G,Norelli J L,Farrell R E Jr. 2009. Comparative expression and transcript initiation of three peach
dehydrin genes. Planta,230 (1):107–118.
Bray E A. 2002. Classification of genes differentially expressed during water-deficit stress in Arabidopsis thaliana:An analysis using microarray and
differential expression. Ann Bot,89:803–811.
Brini F,Hanin M,Lumbreras V,Irar S,Pages M,Masmoudi K. 2007. Functional characterization of DHN-5,a dehydrin showing a differential
phosphorylation pattern in two Tunisian durum wheat(Triticum durum Desf.)varieties with marked differences in salt and drought tolerance.
Plant Science,172 (1):20–28.
Chang S,Puryear J,Cairney J. 1993. A simple and efficient method for isolating RNA from pine trees. Plant Molecular Biol Reporter,11 (2):1–13.
Choi D W,Zhu B,Close T J. 1999. The barley(Hordeum vulgare L.)dehydrin family:Sequences,allele types,chromosome assignments,and
expression characteristics of 11 Dhn genes of cv Dicktoo. Thor Appl Genet,98:1234–1247.
Close T J. 1996. Dehydrins:Emergence of a biochemical role of a family of plant dehydration proteins. Physiol Plant,97:795–803.
Close T J. 1997. Dehydrins:A commonality in the response of plants to dehydration and low temperature. Physiol Plant,100:291–296.
Danyluk J,Perron A,Houde M,Limin A,Fowler B,Benhamou N,Sarhan F. 1998 . Accumulation of an acidic dehydrin in the vicinity of the plasma
membrane during cold acclimation of wheat. Plant Cell,10:623–638.
Deng Jiang-ming,Jian Ling-cheng. 2001. Antifreeze mechanisms of plant:Gene expression and function of freezing tolerance genes. Chinese
Bulletin of Botany,18:521–530. (in Chinese)
邓江明,简令成. 2001. 植物抗冻机理研究进展:抗冻基因表达及其功能. 植物学通报,18:521–530.
Dure L,Crouch M,Harada J,Ho T-HD,Mundy J,Quatrano R,Thomas T,Sung Z R . 1989. Common amino acid sequence domains among the
LEA proteins of higher plants. Plant Mol Biol,12:475–486.
Garcia-Banuelos M,Gardea A A,Winzerling,Vazquez M L. 2009. Characterization of a Midwinter-expressed dehydrin(DHN)gene from apple trees
(Malus domestica). Plant Molecular Biology Reporter,4:476–487.
Goday A,Jensen A B,Culianez-macia F A,Alba M M,Figueras M,Serratosa J,Torrent M,Pages M. 1994. Themaize abscisic acid response protein
Rab17 is located in the nucleus and interacts with nuclear localization signals. Plant Cell,6:351–360.
40 园 艺 学 报 40 卷
Godoy J,Lunar R,Torres-Schumann S,Moreno J,Rodrigo R M,Pintor-Toro J A. 1994. Expression,tissue distribution and subcellular localization
of dehydrin TAS14 in salt-stressed tomato plants. Plant Mol Biol,26:1921–1934.
Hara M,Fujinaga M,Kuboi T. 2004. Radical scavenging activity and oxidative modification of citrus dehydrin. Plant Phys Biochem,42:657–662.
Heyen B J,Alsheikh M K,Smith E A,Torvik C F,Seals D F,Randall S K. 2002. The calcium-binding activity of a vacuole-associated,dehydrin-like
protein is regulated by phosphorylation. Plant Physiol,130:675–687.
Hundertmark M,Hincha D K. 2008. LEA(late embryogenesis abundant)proteins and their encoding genes in Arabidopsis thaliana. BMC Genomics,
9:118.
Ismail A M,Hall A E,Close T J. 1999. Allelic variation of a dehydrin gene cosegregates with chilling tolerance during seedling emergence. Proc Natl
Aca Sci USA,96:13566–13570.
Jaglo-Ottosen K R,Gilmour S J,Zarka D G,Schabenberger O,Thomashow M F. 1998. Arabidopsis CBF1 overexpression induces COR genes and
enhances freezing tolerance. Science,280:104–106.
Naik D,Dhanaraj A L,Arora R,Rowland L J. 2007. Identification of cold-responsive genes in blueberry (Vaccinium corymbosum L.) using a
hybridization approach. Plant Science,173:213–222.
Nylander M,Svensson J,Palva E T,Welin B V. 2001. Stress-induced accumulation and tissue-specific localization of dehydrins in Arabidopsis
thaliana. Plant Mol Biol,45:263–279.
Remus-Borel W,Castonguay Y,Cloutier J,Michaud R,Bertrand A,Desgagnés R,Laberge S. 2010. Dehydrin variants associated with superior
freezing tolerance in alfalfa(Medicago sativa L.). Theor Appl Genet,120 (6):1163–1174.
Rorat T,Szabala B M,Grygorowicz W J,Wojtowicz B,Yin Z,Rey P. 2006. Expression of SK3-type dehydrin in transporting organs is associated
with cold acclimation in Solanum species. Planta,224 (1):205–221.
Rinne P L H,Kaikuranta P L M,van der Plas L H W,van der Schoot C . 1999. Dehydrins in cold-acclimated apices of birch(Betula pubescens
Ehrh.):Production,localization and potential role in rescuing enzyme function during dehydration. Planta,209:377–388.
Shinozaki K,Yamaguchi-Shinozaki K. 2000. Molecular responses to dehydration and low temperature:Differences and cross-talk between two stress
signaling pathways. Current Opinion in Plant Biology,3:217–223.
Suprunova T,Krugman T,Fahima T,Chen G,Shams I,Korol A,Nevo E. 2004. Differential expression of dehydrin genes in wild barley,Hordeum
spontaneum,associated with resistance to water deficit. Plant Cell Environ,27:1297–1308.
Svensson J,Ismail A M,Palva E T,Close T J. 2002. Dehydrins. Storey K B,Storey J M. Sensing,signaling and cell adaptation. Amsterdam Elsevier
Science B V:15–171.
Thomashow M F. 1999. Plant cold acclimation:Freezing tolerance genes and regulatory mechanisms. Ann Rev Plant Phys Plant Mol Biol,50:573–599.
Welling A,Rinne P,Vihera-Aarnio A,Kontunen-Soppela S,Heino P,Palva E T. 2004. Photoperiod and temperature differentially regulate the
expression of two dehydrin genes during overwintering birch(Betula pubescens Ehrh.). J Exp Bot,55:507–516.
Wisniewski M,Webb R,Balsamo R,Close T J,Yu X M,Griffith M. 1999. Purification,immunolocalization,cryoprotective,and antifreeze activity
of PCA60:A dehydrin from peach(Prunus persica). Physiol Plant,105:600–608.
Xiao H G,Nassuth A. 2006. Stress- and development-induced expression of spliced and unspliced transcripts from two highly similar dehydrin 1
genes in V. riparia and V. vinifera. Plant Cell Rep,25:968–977.
Xu Hong-xia,Chen Jun-wei,Yang Yong,Sun Jun-wei,Yan Cheng-qi. 2001. Isolation and expression analysis of DHN gene in loquat fruit under cold
stress. Acta Horticulturae Sinica,38 (6):1071–1080. (in Chinese)
徐红霞,陈俊伟,杨 勇,孙骏威,严成其. 2001. 枇杷果实DHN基因克隆及其在低温胁迫下的表达分析. 园艺学报,38 (6):1071–1080.
Yao K,Lockhart K M,Kalanack J J. 2005. Cloning of dehydrin coding sequences from Brassica juncea and Brassica napus and their low
temperature-inducible expression in germinating seeds. Plant Physiol Biochem,43 (1):83–89.
Zhu B,Choi D W,Fenton R,Close T J. 2000. Expression of the barley dehydrin multigene family and the development of freezing tolerance. Mol
Gen Genet,264:145–153.