全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（1）：108–116 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2010–08–06；修回日期：2010–11–22
基金项目：国家自然科学基金项目（30671481）
* 并列第一作者；** 通信作者 Author for correspondence（E-mail：yulong@swu.edu.cn）
矮牵牛PMADS9基因的结构特征和mRNA的表
达分析
陈 璟，李名扬*，闫明旭，郭余龙**
（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 400716）
摘 要：PMADS9 基因是 MADS-box 基因 AGL15 亚家族成员，而 AGL15 基因被认为在开花植物中
具有促进胚胎发生、延缓衰老进程的作用。使用 PCR 法克隆到了 PMADS9 基因的基因组序列 EU338501，
通过同家族基因比较分析发现矮牵牛 PMADS9 基因和番茄 SIMBP11 基因组织结构相似，和其他同源基因
相比有着较长的第 3 外显子和庞大的 1、2 内含子等显著特征。通过 Southern 杂交初步判定其在基因组中
可能为单拷贝。利用荧光定量分析发现 PMADS9 基因在花药和子房中优先表达，并在随后合子胚发育过程
中持续表达，这与 AtAGL15 在拟南芥中的表达模式略有不同。对矮牵牛幼苗施加不同化学和物理处理后发
现 PMADS9 基因对 2,4-D 和 GA3 处理有反应，并在多种胁迫环境下表达量增加，可能参与植物抗逆途径。
关键词：矮牵牛；PMADS9 基因；表达模式；抗逆
中图分类号：S 681. 6 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）01-0108-09

The Gene Structure and mRNA Expression Analysis of PMADS9 from
Petunia
CHEN Jing，LI Ming-yang*，YAN Ming-xu，and GUO Yu-long**
（Department of Horticulture and Garden，the Chongqing Engineering Research Center for Floriculture，Southwestern
University，Chongqing 400716，China）
Abstract：Petunia PMADS9 gene is a member of the AGL15-like clade of MADS domain regulatory
factors，and Arabidopsis AtAGL15 is considered to promote embryogenesis and repress the progression of
a specific subset of age-related developmental program in the flowering plant. We cloned the genomic
sequence（EU338501）of petunia PMADS9 by PCR and compared the gene structure by comparative
analysis of homologous genes. The results showed that both petunia PMADS9 and tomato SIMBP11 had a
long third exon and large first and second introns，which is different from other homologous genes. The
Southern hybridization result showed that there may be only one copy in the genome. A real-time PCR was
performed to observe the expression profiling of PMADS9. The results showed that PMADS9 preferentially
expressed in anther and ovary and had low expression in other organs，which is slightly different from
Arabidopsis AGL15. By using different chemical and physical treatments to the seedlings of petunia，we
found PMADS9 expression responded to 2,4-D and GA3 and increased in different environment stresses
which suggested it involved in plant stress resistance.

1 期 陈 璟等：矮牵牛 PMADS9 基因的结构特征和 mRNA 的表达分析 109

Key words：petunia；PMADS9 gene；expression pattern；stress resistance

MADS-box 基因编码一类在植物发育过程中起重要作用的转录因子，其编码的蛋白具有约 60
个氨基酸的 MADS 保守结构域，能与特异的 DNA 区域结合。MADS-box 基因家族成员广泛存在于
真核植物中，参与植物花和果实的发育、根的形成和胚的形态建成等过程。该亚家族的成员在单子
叶植物和裸子植物中尚未被发现，是新进化形成的一个亚家族（Becker & Theissen，2003）。拟南芥
AtAGL15 和 AtAGL18 是这一亚家族的两个冗余基因，是开花抑制因子（Adamczyk et a1.，2007）。
目前发现的所有 AGL15 亚家族基因按其同源性都分属于 AtAGL15 类和 AtAGL18 类两支。虽然目前
对于 AtAGL18 基因的研究还不是很多，但对于 AtAGL15 基因的研究却日趋深入。该基因已经被确
认在开花植物胚和体胚发育过程中优先积累（Wang et al.，2002），Fernandez 等（2000a，2000b）发
现 AGL15 基因在拟南芥中组成型表达后其生殖器官衰老和脱落显著延迟，但是这种效果可以通过施
加外源乙烯抵消。进一步研究发现组成型表达 AGL15 后，拟南芥和大豆体胚发生能力增强，拟南芥
果实成熟、角果开裂、种子干燥等过程受到显著影响（Fang & Fernandez，2002；Harding et al.，2003；
Thakare et al.，2008）。证明了 AGL15 基因对开花植物胚状细胞（包括体胚）发育期的维持和抗衰老
过程有重要的作用。Tang 和 Perry（2003）发现 AGL15 蛋白偏好结合的 CArG motif 是 C (A/T) 8G，
较 MADS 蛋白通常结合的 C (A/T) 6G 长。AtAGL15 的启动子区间存在两个 C (A/T) 8G Motif 结构，
基因表达水平受到自身反馈调控（Zhu & Perry，2005）。AtAGL15 蛋白 C 区存在一个保守的 LxLxL
Motif 与 SIN3 组蛋白脱乙酰基酶复合体中的一成员 SAP18 相互作用，通过招募 SIN3/HDAC 复合体
可对其它基因的转录进行调控（Hill et al.，2008）。AGL15 基因还参与了多种体内调控途径，Wang
等（2004）通过 ChIP 的方法证实了在拟南芥中其作用的一个下游基因就是编码赤霉素调控途径中
一个关键酶的 AtGA2ox6，确定了其在赤霉素调控途径的重要作用。Zhang 等（2009）发现 AtMYB17
基因和 AtAGL15 基因在表达时间和空间上有着相似的表达模式，并在超量表达的 AtAGL15 植株中
发现 AtMYB17 表达量上升，AtMYB17 基因也极有可能受到 AtAGL15 的调控。
PMADS9 基因是 AGAMOUS-LIKE15（AGL15）亚家族在矮牵牛中发现的新成员，它最先是由
Vandenbussche 等（2003）在矮牵牛里利用转座子构建功能缺失突变体过程中发现的。鉴于同源基因
AtAGL15 在开花植物花发育和种子发育阶段表现的重要作用，以及对于花卉和种子延缓衰老作用的
影响，作者对矮牵牛 PMADS9 基因进行了一些功能和组织结构研究。分析了它的基因结构特征及其
拷贝数，观察了 PMADS9 基因组织特异表达的情况，并测试了它在不同外界环境下和施加不同外源
化学物质后表达水平的变化。
拟南芥的花萼通常在开花后的 3 d 后就会掉落，转入超表达的 AtAGL15 可以延缓这一过程
（Fernandez et al.，2000a，2000b）。但是在矮牵牛开花过程中花萼并不掉落，拟南芥和矮牵牛生活
和生理特性的不同可能会使 PMADS9 基因在矮牵牛中表现出不同的功能和表达活性。通过本试验期
望找到这些不同的活性，以便帮助更深刻的理解这类基因在功能和结构上的演化。
1 材料与方法
1.1 材料
矮牵牛自交系品种 A01 由重庆市花卉工程研究技术中心提供。2009 年 4 月种植于 15 cm 的花钵
中，人工灌溉，自然光照和温度，放置于重庆市花卉工程技术中心温室，花期每天进行人工授粉自
交并挂牌于盛开的花上，标记开花日期，取根、茎、叶、花，以及开花后 5、10、15 d 果实内幼胚。
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种子为上年自交收获。
1.2 材料处理及取样
将矮牵牛花发育过程分 5 个时期：小花蕾（1 cm）、中花蕾（2 ~ 3 cm）、大花蕾（5 cm 以上）、
开放当天的花（花冠展开当天）和开始枯萎的花（花瓣出现枯萎，授粉后约 3 d）。分别取各时期的
花，提取 RNA 并反转录，进行半定量和定量的检测。
取营养器官（根、茎、叶、苞叶）和开放当天的花的不同组织（花萼、花瓣、花药、柱头、子
房）进行半定量和定量检测 PMADS9 基因的表达情况。
将种子播种于含 1/2MS 液体培养基（无有机元素）的滤纸上，设定每天 16 h 光照 8 h 黑暗为正
常培养条件，进行如下两组处理。
A 组（化学条件下处理）——对照 1：正常培养 6 d + 喷洒 1/2MS 培养液 2 d；BA：正常培养 6
d + 喷洒含 10 μmol · L-1 6-BA 的 1/2MS 培养液 2 d；2,4-D：正常培养 6 d + 喷洒含 10 μmol · L-1 2,4-D
的 1/2MS 培养液 2 d；GA：正常培养 6 d + 喷洒含 10 μmol · L-1 GA3 的 1/2MS 培养液 2 d；SA：正常
培养 6 d + 喷洒含 10 μmol · L-1 SA 的 1/2MS 培养液 2 d；H2O2（Peroxide）：正常培养 6 d + 喷洒含
10 μmol · L-1 H2O2 的 1/2MS 培养液 2 d。B 组（物理条件下处理）——对照 2：正常培养 8 d；全光：
光照每天 24 h 处理 8 d；全暗：8 d 光照每天 0 h 处理；冷：正常培养 6 d，10 ℃处理 2 d；热：正
常培养 6 d，40 ℃处理 2 d；干旱：正常培养 6 d，15%PEG 处理 2 d。
1.3 基因结构和系统分析
普通化学试剂由上海生工生物工程技术有限公司提供，引物均在上海英骏生物技术有限公司合
成，杂交试剂盒为 Roche 公司提供，其他相关试剂盒和酶均由 TaKaRa 公司提供。
使用 CTAB 法提取矮牵牛 A01 叶片组织 DNA，根据 PMADS9 基因 cDNA 序列（AY370526）设
计 3 对引物，从矮牵牛品种 A01 DNA 序列中 PCR 扩增得到序列，拼接后通过 NCBI 在线 BLAST
验证登录 GenBank（EU338501）。在 GenBank 和其他功能数据库内收集到 AGL15 亚家族其他成员
信息使用 NCBI 的 splign 工具（http：//www. ncbi. nlm. nih. gov/sutils/splign，部分未在 NCBI 登录的
数据使用 http：//gsds. cbi. pku. edu. cn/）和全长 mRNA 比较得到 AGL15 家族的基因结构图，分析其
结构特点，并利用 MEGA4.0 绘制了蛋白质的进化图。在 PMADS9 基因的非保守区设计探针与经
BamHⅠ、EcoRⅠ酶切的矮牵牛基因组 DNA 杂交（参照 Roche 公司实验手册）。
1.4 mRNA 的表达分析
使用上海生工TRIzol试剂盒提取矮牵牛总RNA（胚组织材料使用TaKaRa 公司提供RNAiso Plus
试剂进行抽提，并进行了 LiCl 梯度离心，经乙醇沉淀后纯化得到）。
使用TaKaRa公司反转录试剂盒进行 cDNA第一链的合成。选用ACTIN为内参基因（Chang et al.，
2003），设计荧光定量引物。分别在 PMADS9 基因第 7 和第 8 个外显子处设计上下游引物（表 1），
进行半定量和荧光定量分析（TaKaRa 公司 SYBR Premix Ex Taq II 试剂盒）。使用 SYBR Green 荧光
定量技术进行定量检测，并使用相对定量法中的 Ct 值比较法进行结果的计算。
表 1 使用到的引物信息
Table 1 The primers used in experiments
5′ 引物 Forward primer 3′ 引物 Reverse primer
ACTIN1F：AATCCTAAAGCCAACAGAGA
PM903：AGATGGAGTAGACGACGAAG
PM905：AGATGGAGTAGACGACGAAG
PM907：TAGACGACGAAGATTCCAAC
ACTIN2R：CACCAGAGTCCAACACAATAC
PM904：TTCAACATGAAAGCTGGTTC
PM906：CTAACAAAGGAGGGGAAGAG
PM908：AAGCCATCTAAAGGTATCAGT
1 期 陈 璟等：矮牵牛 PMADS9 基因的结构特征和 mRNA 的表达分析 111

2 结果与分析
2.1 PMADS9 基因的结构特征
根据 mRNA 序列设计 PCR 特异引物，扩增基因组 DNA，确定了编码区的基因组序列，并在
GenBank 中登录（EU338501）。PMADS9 编码区包含 8 个外显子 7 个内含子，其中 6 个外显子符合
标准的 GT-AG 剪接模式，一个为较少见的 GC-AG 剪接。利用收集到的 AGL15 家族其他成员的相
关序列绘制了 AGL15 家族的组织结构图和蛋白质的进化树，发现其组织结构和外显子数与番茄同
源基因 SIMBP11 相似（图 1），蛋白质的进化树上 PMADS9 和 SIMBP11 也最为接近，矮牵牛和番茄
同属于茄科植物，与拟南芥代表的十字花科以及其他科属内 AGL15 基因家族成员在其进化关系上
相对独立（图 2，A）。与 AtAGL15 基因比较，二者内含子和外显子的数相同，但 PMADS9 的第 1
和第 2 内含子明显较长，分别为 AtAGL15 的 9 倍和 29 倍（图 1）。前 6 个外显子碱基数同 AGL15
亚家族内其他同源基因比较发现其第 3 个外显子数有较大差异（表 2）。用地高辛标记 PMADS9 基
因 cDNA 非保守的 3′ 端序列，与经 BamHⅠ、EcoRⅠ酶切的矮牵牛基因组 DNA 杂交，初步判断
PMADS9 基因可能为单拷贝基因（图 2，B）。
图 1 AGL15 亚家族基因的基因结构
Fig. 1 The structure of AGL15 subfamily genes
表 2 AGL15 亚家族前 6 个外显子结构
Table 2 The gene structure of the first six exons of the AGL15 genes
6 个外显子长度/bp Exon length 基因名
Gene name
登录号
Accession 1 2 3 4 5 6
AtAGL15 790634 182 61 68 100 42 42
BnAGL15t2 790636 182 76 68 100 42 42
GmAGL15 38326711 182 76 65 100 21 42
VvAGL15.2 chr13：13140402…13149199 182 73 59 100 42 42
PtPMADS39 Ptrichocarpa_Cont3843：355537…352202 182 84 68 100 45 45
CsAGL15 scaffold02208：61621…65661（+） 182 76 62 100 42 42
PAPAYA 125.55（CpAGL15.1） supercontig_125：915584…919697（–） 182 76 65 100 42 40
CASSAVA21958（MeAGL15.1） scaffold11167：776838…780697（+） 182 76 65 100 42 42
CASSAVA45813（MeAGL15.2） scaffold06009：124712…128866（–） 182 76 65 100 42 42
SIMBP11 scaffold00079：1237746…1243696 182 76 107 100 42 34
PMADS9 EU338501 182 76 104 100 42 42
注：PMADS9 和 SIMBP11 结构较为接近，第 3 外显子处碱基数同 AGL15 其他成员有较大差异。
Note：PMADS9 have a similar structure with SIMBP11，the exon 3 have a different number with the other members of AGL15.
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图 2 AGL15 亚家族蛋白进化树与矮牵牛 DNA Southern 杂交分析
A.使用 MEGA4.0 软件 NJ 法绘制的 AGL15 亚家族蛋白进化树；B. 使用 BamHⅠ、EcoRⅠ酶切后的
矮牵牛基因组 DNA 进行 Southern 杂交的结果。
Fig. 2 Phylogenetic tree of AGL15 subfamily protein and Southern hybridization analysis of petunia genomic DNA
A. The phylogenetic tree based on AGL15 subfamily protein sequence obtained by the neighbour-joining
method of software packages Mega；B. The result of Southern hybridization by using BamHⅠ，
EcoRⅠdigested genomic DNA of petunia.
2.2 PMADS9 基因在花药和子房内优先表达并在合子胚发育过程中持续表达
基因的表达调控是一个具有时间性和空间性的过程，基因表达的时间和组织特异性研究能帮助
更好理解此基因的功能。Heck 等（1995）最早报道 AGL15 基因在发育中的胚内表达，随后 Wang
等（2002）也证明了 AGL15 蛋白在体细胞胚发育中的早期开始积累。通过对不同时期不同器官的
定量检测中发现 PMADS9 基因从花发育早期及小花蕾时期开始表达，在发育过程中表达量逐渐提
高，在开放当天表达量达到最高，开始枯萎时表达量下降到小花蕾时期（图 3，A、F）。在花开放
当天，对营养器官的检测发现根、茎、苞叶中有极低含量的表达，在叶中的表达甚至低于检测灵敏
度（结果未列出）。相对的在花器官中却发现了 PMADS9 基因在花萼处有轻微的表达，在子房有着
较高的表达，在花药处有着极高的表达，几乎为子房的 10 倍花萼的数百倍，在花瓣和柱头处没有表
达（图 3，C、F）。对随后的合子胚发育阶段检测发现 PMADS9 基因在整个期间都有表达，并且在
发育中期存在一个峰值（图 3，B、F）。
2.3 PMADS9 基因对外源植物生长调节剂和环境压力的应答反应
AGL15 基因在很多植物的胚状组织包括体细胞胚的早期表达，并在发育过程中积累，本研究也
证实了 PMADS9 在合子胚发育过程中和花发育阶段中累积的现象。用外源植物生长调节剂处理对体
细胞胚胎发生的诱导有重要作用。所以测试了 PMADS9 基因对一些在植物发育过程中作用的激素的
反应。
此外通过 AGL15 的超量表达表明 AGL15 对延缓胚细胞的衰老有一定作用，因此相对的也测试
了 AGL15 在 H2O2 下的反应。用 10 μmol · L-1 的外源激素和 H2O2 处理萌发 8 d 的幼苗，2 d 后发现
2,4-D 处理下 PMADS9 基因表达量出现明显变化，约为正常的 5 倍，相较于 Zhu 和 Perry（2005）对
拟南芥幼苗使用同样的2,4-D浓度处理下AtAGL15的表达变化，约为1.8倍，表明在矮牵牛中PMADS9
对 2,4-D 处理更加敏感。Wang 等（2002）通过 ChIP 的方法确认了 AtAGL15 下游作用的基因编码
GA 调控途径的一个关键酶。在矮牵牛中使用 GA3 处理时发现 PMADS9 基因也对 GA3 有反应，约为
对照 1 的 1.7 倍。而在 BA、SA、H2O2 处理下 PMADS9 基因表达量和对照 1 相比基本无变化（图 3，
D、G）。
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图 3 PMADS9 基因的表达分析
A ~ E. PMADS9 基因表达的半定量检测结果。
A．PMADS9 基因在不同花发育时期的表达变化：B1. 小花蕾，B2. 中花蕾，B3. 大花蕾，BF. 开放当天的花，WF. 开始枯萎的花。
B．种子发育时期：ds1. 初期，ds2. 中期，ds3. 末期。C．不同花器官：S. 花萼，P. 花瓣，An. 花药，Sti. 柱头，Ov. 子房。
D．不同化学压力下幼苗中的变化：CK1. 对照 1，BA、2,4-D、GA3、SA、Po 为分别喷洒 10 μmol · L-1 BA、
2,4-D、GA3、SA、H2O2 处理的幼苗。E．不同物理胁迫环境下幼苗中的变化：CK2. 对照 2，FL、NL、
10、40、15%PEG 分别为全光照处理、暗处理、10 ℃处理（冷）、40 ℃处理（热）和
15%PEG 处理（干旱）的幼苗。c.循环次数。
F、G．PMADS9 基因表达的荧光定量检测结果：F．PMADS9 基因的时空表达性，
G．幼苗中 PMADS9 基因对不同外界胁迫的表达变化。
Fig. 3 The expression analysis of PMADS9
A–E．The result of semi-quantitative PCR. A．The expression of PMADS9 during flower development：B1 is small bud；B2 is medium bud；
B3 is big bud，BF is open flowers，WF is flowers beginning to wither. B．During seed development：ds1 is early embryo
in development seed，ds2 is med-embryo in development seed，ds3 is late embryo in development seed.
C．In different floral organs：S is sepal，P is petal，An is anther，Sti is stigma，Ov is ovary.
D．Changes in seedlings with different chemical stresses：CK1 is seedlings 1 in normal condition. BA，2,4-D，GA3，SA，
Po are the seedlings processed spraying 10 μmol·L-1 BA，2,4-D，GA3，SA，H2O2 respectively.
E．Changes in seedlings with different physical stresses：CK2 is seedlings 2 in normal
condition. FL，NL，10，40，15% PEG are the seedlings processed full light，
no light，under 10 for 2 day℃ s（cold），under 40 for 2 day℃ s（heat）
and in 15% PEG for 2 days（drought）respectively. c：Cycles.
F，G．The result of quantitative PCR：F．Spatio-temporal expression of PMADS9；
G．The expression of PMADS9 with all different stresses in seedlings.

一类环境压力相关的转录因子极有可能受 AtAGL15 基因的调控（Zhang et al.，2008）。Hill 等
（2008）也发现 AtAGL15 蛋白与 SIN3-associated polypeptide of 18 kD（SAP18）相互作用并与其它
蛋白形成复合体调控下游基因表达，而 SAP18 是一个对高盐、冷、干旱等多种环境做出应答的因子。
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基因的表达调控是大量顺式元件和反式作用蛋白互相作用协调控制产生的一种复杂的在时间，空间
上的基因表达。对这些元件的删除分析是了解基因功能和调控的有力手段，但在此之前对其施加一
些外界影响观察其基因表达量的变化，是帮助直观的了解这些元件功能的最直接手段。对矮牵牛幼
苗施加模拟自然条件的正常光照（对照 2）处理以及施加全光、全暗、10 ℃冷、40 ℃热和 15%PEG
模拟干旱这 5 种非正常环境压力处理后，发现其在所有压力下表达量均较对照 2 有所提高。其中全
光处理约为对照 2 的 4.5 倍，暗处理为 7 倍，冷处理为 3 倍，热处理为 11 倍，15%PEG 干旱处理约
为 5 倍（图 3，E、G）。
3 讨论
3.1 PMADS9 基因的结构特征
矮牵牛和番茄同属茄科植物，其 AGL15 亚家族基因 PMADS9 与 SIMBP11 在蛋白质进化关系上
独立进化（图 2，A），在组织结构上高度保守，较之其他科目同源基因，它们拥有较长的第 3 外显
子和庞大的 1、2 内含子等显著特征。即使在 Johansen 等（2002）对 MADS-box 基因全家族的外显
子数比对中也只发现 AtAGL5 与 ATF28o9.80（即 AGL16）基因的第 3 外显子碱基数超过 100 bp，但
它们在进化过程中均丢失了第 3 内含子。内含子存在的功能现在已经被普遍认可，AG 基因和 AGL15
基因有着亲缘关系，其庞大的第 2 内含子拥有特异的 Motif，对 AG 基因表达限定在内两轮花序中有
重要作用（Deyholos & Sieburth，2000）。PMADS9 与 SIMBP11 同样拥有长距离的内含子，且表达模
式也主要在内两轮花序中（Hileman et al.，2006），通过对它们序列间的比对发现有着较高的同源性。
茄科植物保守且特异的组织结构，相似的表达模式与茄科植物表现的独特生理特征是否存在着
一定的联系，还需要进一步的研究确认。
3.2 特异表达的进一步定位
雌雄配子及其合子的发育是植物生命过程中最重要的一个阶段。MADS-box 基因有一些已经被
确认在花粉、胚珠以及发育中的合子胚中表达（Alvarez-Buylla et al.，2000a；郭爽 等，2010）。拟
南芥中 AtAL15 和 AtAGL18 同为 AGL15 家族成员，在发育的种子里 AtAL15 在胚中表达却不在胚乳
中表达，与之相对的是 AtAGL18 在胚乳里表达而不在胚发育的任何阶段表达，并且 AtAGL18 在受
精前的花粉、胚珠里特异表达，甚至在根、茎、叶中也有低水平的表达。Alvarez-Buylla 等（2000b）
根据 AtAL15 和 AtAGL18 这种同家族基因却在表达模式上出现差异的现象提出了 AL15 和 AGL18 的
古祖先在进化过程中发生了亚功能化的假说。如果是这样，那么 AGL15 家族的古祖先应当是个广
泛范围表达的基因，随着生物的进化，其功能逐渐亚功能化。茄科植物是一支较进化的被子植物，
而 PMADS9 基因的祖先最近可能也经历过一次进化事件，有着独特的基因组织结构特点，在矮牵牛
PMADS9 基因的演化过程中也存在着这种亚功能化趋势。
本研究发现 PMADS9 基因，虽然在花药和子房中特异表达，并且在其后的合子胚发育阶段仍然
有持续的表达，可能在矮牵牛中对雌雄配子及其合子的发育过程中都有着重要的作用，但是就其在
花药部位较高的表达量（图 3，E）来看，PMADS9 基因功能极可能已经特化到雄性配子上。对它的
进一步定位不仅有利于 PMADS9 基因功能更深度研究，而且也将会为 AGL15 家族基因的进化过程
提供新的资料。
1 期 陈 璟等：矮牵牛 PMADS9 基因的结构特征和 mRNA 的表达分析 115

3.3 PMADS9 基因参与调控途径
生长激素在植物发育过程中扮演了多样化重要角色。对植物直接施加一定浓度 2,4-D 处理是观
察植物对生长激素反应的有效方法。但是 PMADS9 基因在 2,4-D 处理下表现出的较高应答，并不意
味着 PMADS9 基因直接参与生长素调节途径。正如在 Zhu 和 Perry（2005）观察到 AtAGL15 基因对
2,4-D 处理有表达量的变化后，在 AGL15 对生长素调控途径的作用方面也没有新的进展。2,4-D 作为
人工合成的一类生长调节剂在植物体内降解缓慢，故可积累一定浓度，从而干扰植物体内激素平衡，
影响核酸和蛋白质代谢。因此对植物进行 2,4-D 处理可能并不仅仅干扰了植物生长素调控途径，更
多是模拟了一个逆境环境，而逆境环境对 PMADS9 的影响将在下面讨论。
Wang 等（2004）通过 ChIP 的方法已经证实了在拟南芥中 AtAGL15 作用的一个下游基因就是编
码赤霉素调控途径中一个关键酶的 AtGA2ox6，确定了其在赤霉素调控途径的重要作用。而 AtGA2ox6
编码的蛋白为赤霉素氧化酶，其作用在于降解植物体内 GA。因此在矮牵牛中观察到的 PMADS9 基
因表达量在 10 μmol · L-1 GA3 处理下提高的现象与 AtAGL15 基因在 GA 调控途径所起的作用是一致
的。在矮牵牛中 PMADS9 基因可能也参与了 GA 调控途径。
AGL15 基因被认为对延缓植物衰老有着重要的作用，但是意外的是利用 10 μmol · L-1H2O2 处理
矮牵牛幼苗，并没有发现 PMADS9 基因的明显表达变化。这可能是 H2O2 处理浓度并不足够引起植
物的反应，或 AGL15 基因作用于植物抗衰老的过程并没有涉及超氧化途径。
3.4 PMADS9 基因与抗逆相关
本研究显示 PMADS9 基因在广泛的逆境下均有表达量的提高，所有物理胁迫导致 PMADS9 基
因表达量的提高，其平均值大致和 2,4-D 处理时 PMADS9 基因的变化量相仿。PMADS9 作为编码一
类转录因子的基因，拥有范围广泛的靶目标基因。它可能作为调控基因直接参与植物体内抗逆相关
生理途径或者通过调控抗逆相关调控因子（比如 MYB）间接影响植物。但不可忽略的是它的家族
成员（如 AtAGL15）均是通过 C 区的保守序列与其他因子形成复合体从而行使功能的，影响其他因
子的表达势必影响此复合体的功能，且对于植物来说任一逆境环境不仅仅只是意味着单一的生理变
化。在 Hill 等（2008）的试验中就证明了与 AGL15 作用的 SIN3/HDAC1 复合体成员 SAP18 在高盐、
干旱和冷的环境下，其表达量将会增加。
PMADS9 基因可能正是因为这种靶目标的广泛性和复合体的多样性的特点，造成了它在多种逆
境环境下均有应答。而在所有逆境环境中都表现为表达量提高的现象也提示了 PMADS9 基因可能参
与调控植物体内更多抗逆反应。同时在处理间存在了差别，暗处理比光处理反应更为明显，热处理
比冷处理明显，说明 PMADS9 基因对于温度和光照时间是较为敏感的。这与 PMADS9 基因在花期
和种子发育过程中特异表达的模式有一定关联，因为植物开花和结果的过程是处于一定的光照时间
和温度控制下的。

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