全 文 ：园 艺 学 报 2012，39（1）：91–100 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2011–10–26；修回日期：2011–11–24
基金项目：国家重点基础研究发展计划（‘973’）项目（2009CB11900）；国家科技支撑计划项目（2009BADB8B02，2011BAD12B03）；
中央高校基本科研业务费专项资金项目（15050702，2011JS067）；果类蔬菜产业技术体系北京市创新团队项目
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：renhuazhong@cau.edu.cn）
拟南芥中异源过表达黄瓜 CsTRY 基因对表皮毛
的抑制作用
谭 峥 1，郭 芳 1，杨福强 2，刘丽英 1，张小兰 1，任华中 1,*
（1 中国农业大学农学与生物技术学院蔬菜系，北京 100193；2湖南省长沙市蔬菜研究所，长沙 410003）
摘 要：将拟南芥表皮毛调控基因 TRIPTYCHON（TRY）、CAPRICE（CPC）以及 ENHANCER OF TRY
AND CPC1（ETC1）的序列信息，在黄瓜基因组数据库中进行 BLAST 比对后发现，它们都对应于黄瓜中
的同一个基因 CsTRY。异源过量表达黄瓜 CsTRY 导致拟南芥叶片表皮毛大量减少，且使拟南芥中表皮毛
起始基因 GLABRA2（GL2）的表达量显著下降，表明黄瓜 CsTRY 基因与拟南芥 TRY 基因可能具有功能上
的保守性，通过阻碍 GL1-GL3/EGL3-TTG1 三聚体复合物的形成来降低 GL2 的表达，从而抑制表皮毛的
形成。
关键词：黄瓜；表皮毛；CsTRY；转基因；表达分析
中图分类号：S 642.2 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2012）01-0091-10

Overexpression of Cucumber CsTRY Greatly Represses Trichome Formation
in Arabidopsis
TAN Zheng1，GUO Fang1，YANG Fu-qiang2，LIU Li-ying1，ZHANG Xiao-lan1，and REN Hua-zhong1,*
（1College of Agronomy & Biotechnology，China Agricultural University，Beijing 100193，China；2Vegetable Science
Institute of Changsha，Changsha 410003，China）
Abstract：Using the sequence information of trichome regulating genes TRIPTYCHON（TRY），
CAPRICE（CPC）and ENHANCER OF TRY AND CPC1（ETC1）in Arabidopsis to perform BLAST
analysis against Cucumber Genome Database. We find that TRY，CPC and ETC1 all result in the same hit
CsTRY in the cucumber genome. Overexpression of CsTRY in Arabidopsis greatly decrease the number of
trichomes on the leaves，and significantly reduce the expression of trichome initiating gene GLABRA2
（GL2），indicating that CsTRY may have the conserved function as Arabidopsis TRY，which inhibits
trichome formation through reducing GL2 expression resulting from inhibition of the
GL1-GL3/EGL3-TTG1 complex formation.
Key words：cucumber；trichome；CsTRY；transgene；expression analysis

植物的表皮毛由表皮细胞发育而来，形态多样，按不同的分类方法，可分为单细胞和多细胞的
表皮毛、有分枝和无分枝的表皮毛、有腺体和无腺体的表皮毛（Johnson，1975）。黄瓜（Cucumis sativus

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L.）的叶片、茎、花瓣、萼片、卷须、子房上都分布着多细胞的表皮毛，其中果实上的表皮毛又称
为“果刺”，是黄瓜果实商品品质的重要性状之一。
拟南芥的表皮毛为单细胞结构，其发育过程受多个基因调控（Hülskamp et al.，1994）。在表皮
毛形成的起始阶段，GLABRA1（GL1）编码的 R2R3 MYB 转录因子（Larkin et al.，1993；Kirik et al.，
2005），TRANSPARENT TESTA GLABRA1（TTG1）编码的 WD40 蛋白（Galway et al.，1994；Walker
et al.，1999），以及 GLABRA3（GL3）或 ENHANCER OF GLABRA3（EGL3）编码的 bHLH 蛋白（Bernhardt
et al.，2003；Zhang et al.，2003）形成三聚体复合物（Payne et al.，2000），激活下游基因 GL2 的
表达，使表皮细胞分化为表皮毛（Hülskamp，2004；Ishida et al.，2008）。而由 TRY、CPC、ETC1
等基因编码的 R3 MYB 转录因子（Wada et al.，1997；Schnittger et al.，1999；Kirik et al.，2004）会
与 GL1 蛋白竞争结合 GL3/EGL3 蛋白，抑制 GL1-GL3/EGL3-TTG1 复合体的形成，导致 GL2 的表
达无法被激活，表皮细胞因此不能分化为表皮毛（Schellmann et al.，2002；Esch et al.，2003；Zhang
et al.，2003）。
TRY 编码的蛋白含有一个 MYB 结构域，为 R3MYB 转录因子。表皮毛前体细胞中的 GL1-GL3/
EGL3-TTG1 复合体可以正向调控 TRY 的表达，而 TRY 编码的蛋白可以从表皮毛前体细胞转移到相
邻的表皮细胞中（Marks & Esch，2003），形成 TRY-GL3/EGL3-TTG1 复合体，进而抑制该细胞向表
皮毛转化（Zhang et al.，2003）。拟南芥的 try 突变体表现为表皮毛成簇生长（Schnittger et al.，1999），
而过表达 TRY 的拟南芥则表现为完全无毛（Schellmann et al.，2002）。
关媛（2008）利用棉花和拟南芥的 TTG1 基因进行同源克隆，分离得到了黄瓜 CsTTG1 基因，
并通过功能互补试验证明 CsTTG1 能恢复拟南芥 ttg1 突变体的表型，推测在黄瓜中可能存在与拟南
芥类似的表皮毛发育机制。
为进一步了解黄瓜表皮毛发育的分子机制，本研究中利用拟南芥表皮毛负调控基因 TRY、CPC
和 ETC1 的 CDS 序列在黄瓜基因组数据库中进行 BLAST 同源搜索，发现它们均对应于黄瓜中的同
一个基因 CsTRY，通过基因克隆、序列比对和结构分析，对黄瓜 CsTRY 的功能进行预测，并在拟南
芥中异源过量表达 CsTRY，观察转基因植株的表型，分析表皮毛起始形成相关基因的表达情况，以
初步验证 CsTRY 在表皮毛形成过程中的功能。
1 材料与方法
1.1 试验材料
以中国农业大学黄瓜育种课题组选育的黄瓜高代自交系 ZND407 为试材。该材料植株表皮毛明
显，刺瘤密集。于 2010 年春季将其种子播于日光温室中（中国农业大学科技园），待植株开始结瓜
时，取开花当天的果实用液氮速冻，存于–80 ℃冰箱备用。
所用拟南芥材料为本实验室保存的野生型 Columbia-0（Col-0），其表现为表皮毛明显。种子消
毒后播于 MS 固体培养基上，4 ℃处理 2 d 后放入人工气候室，培养条件为 16 h 光照/8 h 黑暗，恒
温 22 ℃。
1.2 总 RNA 的提取与 cDNA 的合成
采用柱式植物 RNAout 试剂盒（北京天恩泽基因科技有限公司）提取黄瓜果实的总 RNA，并用
DNaseⅠ（天根生化科技有限公司）去除 RNA 样品中残留的 DNA。利用 M-MLV Reverse Transcriptase
（Promega）合成单链 cDNA。
1 期 谭 峥等：拟南芥中异源过表达黄瓜 CsTRY 基因对表皮毛的抑制作用 93

1.3 CsTRY 基因的克隆与序列分析
利用拟南芥 TRY、CPC、ETC1 基因 CDS 序列和氨基酸序列在黄瓜基因组数据库（http：//cucumber.
genomics. org. cn/page/cucumber/index. jsp）中分别进行 BLAST 同源搜索，发现与这 3 个基因相似度
最高的序列为同一条，命名为 CsTRY，根据 CsTRY 的全长 CDS 序列设计引物为 5′-ATGGACAATC
ATCGTCACCA-3′和 5′-TCATCCTCTTCTTCTTTTTCCA-3′。
用高保真酶 primer star（TaKaRa）进行 PCR 扩增，凝胶回收后连接 PBSK 中间载体（载体预先
用 EcoRⅤ酶切成平末端，图 1，A），42 ℃热激 90 s 转化大肠杆菌 TOP10（采用天根公司大肠杆菌
TOP10 转化方案），PCR 鉴定后将阳性菌的菌液送华大公司测序验证。PCR 扩增程序为：94 ℃预变
性 3 min；98 ℃变性 10 s，48 ℃复性 15 s，72 ℃延伸 30 s，35 个循环；72 ℃延伸 5 min。
将 CsTRY 蛋白与拟南芥 TRY 蛋白在蛋白质网站进行预测分析，分析的内容及相应的在线工具
和网址分别为：蛋白质的理化性质（ProtParam tool，http：//www. expasy. ch/tools/protparam. html），
信号肽（SignalP 3.0 Server，http：//www. cbs. dtu. dk/services/SignalP/），跨膜结构域（Tmpred，http：
//www. ch. embnet. org/software/TMPRED_form. html），糖基化位点（DiycOGly 1.1，http：//www. cbs.dtu.
dk/services/DictyOGlyc/），亚细胞定位（WolfPsort，http：//wolfpsort. org/），高级结构（SWISS-MODEL
Workspace，http：//swissmodel. expasy. org/workspace/index. php?func = modelling_simple1）。



图 1 CsTRY-PBSK 载体（A）和 CsTRY-ms1300（B）载体的构建流程图
Fig. 1 Schematic flow of CsTRY-PBSK（A）and CsTRY-ms1300（B）vector constructions

1.4 CsTRY 过表达载体的构建与拟南芥转化
将测序正确的阳性菌质粒和过表达载体 ms1300 同时进行 SacⅠ和 Hind Ⅲ双酶切后回收，连接
回收的目的片段与 ms1300 载体片段（图 1，B），42 ℃热激 90 s 转化大肠杆菌 TOP10，PCR 鉴定和
质粒酶切鉴定筛选得到阳性菌后将阳性菌的质粒电击转化农杆菌 GV3101（黄小贞，2010），最后
用携带 CsTRY-ms1300 质粒的农杆菌菌液对拟南芥进行花序侵染（Clough & Bent，1998）。
1.5 35S::CsTRY 转基因拟南芥植株的筛选与鉴定
收获转化植株的 T0 代种子，消毒后播种于含有 25 μg · mL-1 潮霉素的 MS 培养基上进行筛选，
1 ~ 2 周后将阳性苗移入营养土中生长。Col-0 野生型种子的播种时期及生长条件与转化株 T0代一致。
待植株长至 8 叶期时，统计前 6 片真叶的表皮毛数。统计方法为：（1）Col-0：将叶片在显微镜下照
相，保证能清楚地看到叶片所有区域的表皮毛，然后在电脑上放大，逐区计数，各个区域表皮毛数
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量的总和即为该叶片表皮毛的总数；（2）转化株：由于表皮毛数较少，直接将叶片在显微镜下观察
并计数。所用相机为 Canon G12，显微镜为 OLYMPUS SZ61。
拟南芥抽薹后，分别取野生株和转化株 T0 代（3 个株系）的莲座叶，以莲座叶的 cDNA 为模板，
扩增 CsTRY 的全长 CDS 序列。
1.6 半定量 RT-PCR
以野生株和转化株幼苗（苗龄两周）的 cDNA 为模板，检测拟南芥中与表皮毛起始形成相关的
11 个基因的表达情况。利用 Primer Premier 5.0 软件设计特异引物，并委托华大公司合成。所用引物
及其序列见表 1，所用内参为 ACTIN2。
PCR 反应体系为：10 × PCR Buffer 2.0 μL，dNTP（10 mmol · L-1）0.2 μL，上游引物（10 μmol · L-1）
0.4 μL，下游引物（10 μmol · L-1）0.4 μL，Taq 酶（2.5 U · μL-1）0.2 μL，MgCl2（25 mmol · L-1）
1.2 μL，cDNA 模板 1.0 μL，最后用无菌的去离子水补足至 20 μL。
PCR 反应程序如下：94 ℃预变性 3 min；94 ℃变性 30 s，Tm（表 1）复性 30 s，72 ℃延伸（延
伸时间根据产物大小确定），27 ~ 32 个循环（循环数根据各个基因的表达量进行优化）；72 ℃延伸 5
min。
表 1 半定量 RT-PCR 所用的引物序列、退火温度和扩增产物大小
Table 1 Primer sequence，annealing temperature and product size for semi-quantitative RT-PCR
注：TCL1、ETC2、ETC3 基因的全称分别为 TRICHOMELESS1，ENHANCER OF TRY AND CPC2 以及 ENHANCER OF TRY AND CPC3。
Note：The full name of TCL1，ETC2 and ETC3 is TRICHOMELESS1，ENHANCER OF TRY AND CPC2 and ENHANCER OF TRY AND CPC3
respectively.
1.7 实时荧光定量 PCR
实时荧光定量 PCR 所用试剂盒为 SYBR Premix Ex Taq（TaKaRa），仪器为 ABI 7500，引物设计
分别为：GL1F：5′-CGACTCTCCACCGTCATTGTT-3′，GL1R：5′-TTCTCGTAGATATTTTCTTGTTGAT
GATG-3′；GL2F：5′-ATGAAGCTCGTCGGCATGAGTGGG-3′，GL2R：5′-TGG ATTGCCACTGAGTTGC
基因
Gene
引物序列（5′→3′）
Primer sequence
退火温度/℃
Annealing temperature（Tm）
产物大小/bp
Product size
GL1 CTCATTATTCGTCTCCACAAG 52.0 453
CTAAAGGCAGTACTCAACATC
GL2 TGGGCAGAAGAGTAGTTGACG 55.5 2 069
TGTGACTGAGACGAGGTTTGT
GL3 ATGGTATCTTTTGGTCTGTCTC 52.0 925
TGCCCTAGTCTTTGAACTCTAC
EGL3 AGTGTTGGAGTGGGGAGATG 55.5 1 558
CGACTGAACCGAGTGAGAAT
TTG1 ATGGATAATTCAGCTCCAG 51.2 1 026
TCAAACTCTAAGGAGCTGC
TRY ATGGATAACACTGACCGTCG 47.0 321
CTAGGAAGGATAGATAG
TCL1 ATGGATAACACAAACCGTC 48.5 255
TCATTTGTGGGAGAAATAGTC
CPC ATGTTTCGTTCAGACAAGGC 47.5 285
TCATTTCCTAAAAAAGTCTC
ETC1 ATGAATACGCAGCGTAAGTC 51.2 252
TCAACGTAATTGAGATCTTCG
ETC2 ATGGATAATACCAACCGTC 42.0 339
TTACAATTTTAGATTTTCTTG
ETC3 ATGGATAACCATCGCAGGAC 50.0 234
TCAATTTTTCATGACCCAAAAC
ACTIN2 CACTGTGCCAATCTACGAGGGT 55.0 578
GCTGGAATGTGCTGAGGGAAG
1 期 谭 峥等：拟南芥中异源过表达黄瓜 CsTRY 基因对表皮毛的抑制作用 95

CTCTG-3′；GL3F：5′-ACATTGGTGAAGGAATGCCTGGAC-3′，GL3R：5′-TTACTATCCGCCGTATGA
GCGTTG-3′；EGL3F：5′-TGAAACCGCCGATAGCAAAG-3′，EGL3R：5′-CTCCAAGAAACGGGAAG
CAA-3′；TTG1F：5′-GCGATTTCCTCCGTCTTTGG-3′，TTG1R：5′-CGCTCGTTTTGCTGTTGTTG-3′，
所用内参为 AT4G34270，引物序列为 5′-GTGAAAACTGTTGGAGAGAAGCAA-3′ 和 5′-TCAACTGG
ATACCCTTTCGCA-3′。所用拟南芥材料与半定量 RT-PCR 一致。
实时荧光定量 PCR 的反应体系为：2 × SYBR Premix Ex Taq 10.0 μL，上游引物（10 μmol · L-1）
0.4 μL，下游引物（10 μmol · L-1）0.4 μL，50 × ROX Reference DyeⅡ0.4 μL，cDNA 模板 1.0 μL，无
菌去离子水补足至 20 μL。实时荧光定量 PCR 反应程序如下：95 ℃预变性 30 s；95 ℃变性 5 s，60 ℃
复性 40 s，40 个循环。
2 结果与分析
2.1 黄瓜 CsTRY 基因的克隆
利用拟南芥 TRY、CPC、ETC1 基因的 CDS 序列和氨基酸序列，在黄瓜基因组数据库中分别进
行 BLAST 同源搜索，发现与这 3 个基因相似度最高的序列为同一条，命名为 CsTRY。依据黄瓜基
因组数据库中 CsTRY 的序列信息设计引物，通过 RT-PCR 扩增得到一条 249 bp 的序列，测序结果与
数据库中序列一致。CsTRY 在黄瓜基因组中 BLAST 的结果表明它是单基因，除自身外，其它序列
与 CsTRY 的相似度均非常低（E 值 > 0.13）。利用 DNAMAN 软件进行序列比对后发现 CsTRY 与拟
南芥 TRY、ETC1 和 CPC 基因的同源性分别为 60.6%、45.8%和 53.0%（图 2）。

图 2 黄瓜 CsTRY 基因与拟南芥 TRY、ETC1、CPC 基因的 CDS 全长序列比对
Fig. 2 Sequence alignment of the full-length CDS of cucumber CsTRY with Arabidopsis TRY，ETC1 and CPC

CsTRY 基因编码的蛋白质由 82 个氨基酸组成，分子量 9 835.25 D，等电点 9.29。CsTRY 与拟
南芥 TRY、ETC1、CPC 氨基酸序列的同源性分别为 65.9%、50.0%和 57.3%。同拟南芥 TRY、ETC1、
CPC 蛋白一样，CsTRY 蛋白也含有 1 个 Myb DNA-binding 结构域（图 3），该结构域含有 3 个保守
的 Trp（W）残基，是一段具有螺旋—转角—螺旋构象的不完全重复序列。另外，CsTRY 和拟南芥
TRY 的蛋白分析结果表明这两个蛋白均属于小分子量、不稳定、疏水性蛋白，不存在信号肽、糖基
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图 5 CsTRY-ms1300 重组质粒双酶切（1 ~ 2）鉴定电泳图
M：DNA marker 2 kb；箭头指含 CsTRY 全长 CDS 的酶切片段。
Fig. 5 Verification of recombinant plasmid CsTRY-ms1300
digested with sac andⅠ Hind Ⅲ（lane 1 to 2）
M：DNA marker 2 kb；The arrow shows the band of CsTRY CDS.
图 6 转基因拟南芥植株（1 ~ 3）的 PCR 检测
M：DNA 标准分子量 2 kb。
Fig. 6 PCR detection of transgenic Arabidopsis（lane 1 to 3）
M：DNA marker 2 kb.
化位点及跨膜结构域，均定位于细胞核中，并且都具有相似的高级结构（图 4）。据此推测黄瓜 CsTRY
基因编码的蛋白和拟南芥 TRY 基因编码的蛋白可能有着相似的功能。


图 3 黄瓜 CsTRY 基因与拟南芥 ETC1、CPC、TRY 基因所编码氨基酸的序列比对
黑色方框代表 Myb DNA-binding 结构域。
Fig. 3 Sequence alignment of the amino acid sequences encoded by cucumber CsTRY and Arabidopsis TRY，ETC1 and CPC
The black box shows the position of the Myb DNA-binding domain.


图 4 黄瓜 CsTRY 蛋白和拟南芥 TRY 蛋白高级结构预测图
Fig. 4 Putative three-dimensional structure of cucumber CsTRY and Arabidopsis TRY

2.2 CsTRY 基因过表达载体的验证
为进一步了解 CsTRY 在表皮毛发育调控中的作用，构建了 CsTRY 基因的过表达载体，并转入到
野生型拟南芥中。CsTRY 的 PCR 扩增产物先克隆到 PBSK 中间载体中，然后连接到 ms1300 过表达
载体中。CsTRY-ms1300 重组质粒经 SacⅠ和 Hind Ⅲ双酶切后，正确切出了载体片段和含有目的基
因的小片段（图 5），表明 CsTRY 基因的编码框已正确连接到表达载体中。





1 期 谭 峥等：拟南芥中异源过表达黄瓜 CsTRY 基因对表皮毛的抑制作用 97

2.3 转基因拟南芥植株的鉴定与表型分析
利用 CsTRY 基因的引物在拟南芥 35S::CsTRY 转基因植株中扩增出了约 250 bp 明亮清晰的特异
性条带，说明 CsTRY 基因已经整合到拟南芥植株的基因组中并实现表达（图 6）。通过对 27 个过
表达株系的观察分析，发现相比于野生型植株，35S::CsTRY 植株叶片的表皮毛数量明显减少，叶片
变得光滑（图 7；表 2）。野生型植株前 6 片真叶的总表皮毛数平均为 281，而 CsTRY 过表达株系
平均为 47，降低了 83.3%，表明异源过表达黄瓜 CsTRY 基因显著抑制了拟南芥表皮毛的形成。

图 7 35S::CsTRY 转基因拟南芥植株表型
35S::CsTRY（A）与 Col-0（A1）拟南芥植株表型对比；35S::CsTRY（B）与 Col-0（B1）拟南芥叶片表皮毛对比。
Fig. 7 The phenotypes of 35S::CsTRY transgenic Arabidopsis
Phenotypic comparision between 35S::CsTRY（A）and Col-0（A1）Arabidopssi plants；Leaves trichomes from
35S::CsTRY（B）and Col-0（B1）Arabidopsis plants.


表 2 野生型与 35S::CsTRY 拟南芥植株前 6 片真叶表皮毛数统计结果
Table 2 Trichome number of the first six true leaves from the Col-0 and 35S::CsTRY Arabidopsis plants

2.4 35S::CsTRY 拟南芥植株中表皮毛起始形成相关基因的表达分析
为明确黄瓜 CsTRY 抑制拟南芥表皮毛形成的分子机理，对 35S::CsTRY 拟南芥植株中已知的与
表皮毛起始形成相关的 11 个基因进行了表达分析，其中 GL1、GL2、GL3、EGL3 及 TTG1 为表皮
毛起始形成的正调控基因；TRY、TCL1、CPC、ETC1、ETC2 及 ETC3 为负调控基因。同野生型植
株相比，35S::CsTRY 拟南芥植株中 GL2 的表达量明显下降，降低了 90%以上（图 8，图 9），这可
能是因为 CsTRY 蛋白通过竞争性结合 GL3 蛋白，阻碍了 GL1-GL3/EGL3-TTG1 三聚体的形成，从
而抑制了 GL2 的表达；GL1 的表达量下降了 58% ~ 83%（图 8，图 9），推测可能是由于 GL1 无法
与 GL3 结合，导致 GL1 蛋白冗余从而反馈抑制其自身的表达；GL3 的表达量增加了 1.5 倍左右（图
8，图 9），可能是由于过量的 CsTRY 与其结合，导致其消耗量增大，从而正馈促进了其自身的表达；
叶片号 Leaf number 基因型
Genetype
株号
Plant number 1st 2nd 3rd 4th 5th 6th
总表皮毛数
Total number of trichomes
Col-0 1 26 22 21 47 67 124 307
2 23 25 32 52 68 100 300
3 16 18 22 34 75 102 267
4 20 26 26 33 48 96 249
35S::CsTRY 1 0 0 2 2 8 14 26
2 0 0 0 0 7 2 9
3 0 0 0 30 20 29 79
4 1 2 5 7 3 3 21
5 0 0 0 6 22 18 46
6 9 3 19 24 24 23 102
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而 CPC、ETC1、TRY 等负调控基因表达量的下降（图 8），则可能是由于 CsTRY 基因和它们之间的
同源抑制作用（同源基因的共抑制效应）引起的。其它调控基因如 EGL3、TTG1、TCL1、ETC2 和
ETC3 的表达量变化不明显（图 8，图 9）。


图 8 35S::CsTRY 拟南芥幼苗中表皮毛起始形成相关基因的半定量 RT-PCR 分析结果
1、2、3 分别为 35S::CsTRY 植株的 3 个株系。GL1、GL2、GL3、EGL3 和 TTG1 为表皮毛起始形成的正调控基因；
TRY、TCL1、CPC、ETC1、ETC2 及 ETC3 为负调控基因，ACTIN2 为内参。
Fig. 8 Semi quantitative RT-PCR analysis of trichome initiation-related genes in 35S::CsTRY Arabidopsis seedlings
Lane 1 to 3 represents three independent lines of 35S::CsTRY Arabidopsis. GL1，GL2，GL3，EGL3 and TTG1 are
known as positive regulators during trichome initiation，whereas TRY，TCL1，CPC，ETC1，ETC2 and ETC3
are negative regulators，ACTIN2 was used as the internal control.


图 9 35S::CsTRY 拟南芥幼苗中表皮毛起始形成相关基因的实时荧光定量 PCR 分析
1、2、3 分别表示 35S::CsTRY 植株的 3 个株系。
Fig. 9 Real-time PCR analysis of trichome initiation-related genes in 35S::CsTRY Arabidopsis seedlings
1 to 3 represents three independent lines of 35S::CsTRY Arabidopsis.
3 讨论
MYB 蛋白家族是植物中最大的转录因子家族之一，其共同特征是均含有 MYB 结构域（DNA
结合结构域）。该结构域由 51 ~ 53 个氨基酸组成，含有 3 个保守的 Trp（W）残基，是一段具有螺
旋—转角—螺旋构象的不完全重复序列（Ogata et al.，1996），可以和 DNA 双螺旋的大沟结合（Jia et
al.，2004）。本研究中发现黄瓜 CsTRY 蛋白的氨基酸序列的第 25 位、49 位和 68 位均为 Trp，第 25
位到第 68 位形成螺旋—转角—螺旋的构型。这些特点与 MYB 结构域完全符合，同时黄瓜 CsTRY
蛋白的 MYB 结构域与拟南芥 TRY 蛋白、ETC1 蛋白和 CPC 蛋白的 MYB 结构域都有很高的同源性
1 期 谭 峥等：拟南芥中异源过表达黄瓜 CsTRY 基因对表皮毛的抑制作用 99

（图 3），表明黄瓜 CsTRY 蛋白也属于 R3 MYB 转录因子家族，可能发挥着和拟南芥 R3 MYB 转录
因子类似的功能。
拟南芥表皮毛起始发育模式的核心是 GL1-GL3/EGL3-TTG1 蛋白复合体驱动下游基因 GL2 的表
达，使表皮细胞分化成为表皮毛。TRY 基因编码的 R3 MYB 蛋白可以通过竞争机制打破 GL1 蛋白和
GL3 蛋白的结合（Marks & Esch，2003），从而阻碍 GL1-GL3/EGL3-TTG1 蛋白复合体的形成，导致
GL2 无法正常表达，抑制表皮毛的形成。本研究中发现异源过表达的黄瓜 CsTRY 基因可显著抑制拟
南芥叶片表皮毛的形成，且 35S::CsTRY 拟南芥植株中 GL2 基因的表达量显著降低（图 8，图 9），
因此推测黄瓜 CsTRY 蛋白可能也是通过与 GL3 蛋白互作，阻碍了 GL1-GL3/EGL3-TTG1 蛋白复合
体的形成，从而降低了拟南芥 GL2 基因的表达，抑制了表皮毛的形成。但 CsTRY 基因是否影响黄
瓜自身表皮毛的发育，其作用方式和影响程度是否与拟南芥一致等问题尚待深入研究。
黄瓜、烟草、矮牵牛和番茄的表皮毛是多细胞的，而拟南芥表皮毛是单细胞的。前人研究发现：
黄瓜 CsTTG1 基因可以互补拟南芥 ttg1 突变体的表型（关媛，2008）；棉花 TRY 基因可以抑制烟草
叶片表皮毛的发育（郑鹏，2010）；但拟南芥 GL1 基因的过表达并不影响烟草表皮毛的形成（Payne
et al.，1999）；玉米中的一个 R-like bHLH 基因与玉米表皮毛的形成无关，它的过表达却可以使拟
南芥的叶和茎上的表皮毛数量增加（Lloyd et al.，1992），但对烟草（Lloyd et al.，1992；Payne et al.，
1999）、矮牵牛（Quattrocchio et al.，1993；Spelt et al.，2000）和番茄（Mooney et al.，1995）表皮
毛的形成却没有影响。这些研究结果说明单细胞和多细胞表皮毛的形成机制有相似之处，但又不尽
相同。与单细胞表皮毛相比，多细胞表皮毛的形成机制可能更为复杂。本研究中黄瓜 CsTRY 基因可
以抑制拟南芥叶片表皮毛的形成，进一步表明调控表皮毛形成的关键基因可能存在进化上的保守性，
这将为多细胞表皮毛形成机制的研究提供重要参考。
References
Bernhardt C，Lee M M，Gonzalez A，Zhang F，Lloyd A，Schiefelbein J. 2003. The bHLH genes GLABRA3（GL3）and ENHANCER OF GLABRA3
（EGL3）specify epidermal cell fate in the Arabidopsis root. Development，130 (26)：6431–6439.
Clough S J，Bent A F. 1998. Floral dip：A simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana. The Plant Journal，
16 (6)：735–743.
Esch J J，Chen M，Sanders M，Hillestad M，Ndkium S，Idelkope B，Neizer J，Marks M D. 2003. A contradictory GLABRA3 allele helps define
gene interactions controlling trichome development in Arabidopsis．Development，130 (24)：5885–5894.
Galway M E，Masucci J D，Lloyd A M，Walbot V，Davis R W，Schiefelbein J W. 1994. The TTG gene is required to specify epidermal cell fate and
cell patterning in the Arabidopsis root. Developmental Biology，166 (2)：740–754.
Guan Yuan. 2008. Mapping and cloning of related gene for fruit spines formation in cucumber[Ph. D. Dissertation]. Shanghai：Shanghai Jiao Tong
University. (in Chinese)
关 媛. 2008. 黄瓜果刺形成相关基因的定位与克隆[博士论文]. 上海：上海交通大学.
Huang Xiao-zhen. 2010. Cloning and functional analysis of chilling-sensitive mutants chs2 and chs4 in Arabidopsis[Ph. D. Dissertation]. Beijing：
China Agricultural University. (in Chinese)
黄小贞. 2010. 拟南芥冷敏感突变体 chs2 和 chs4 的基因克隆及其功能分析[博士论文]. 北京：中国农业大学.
Hülskamp M. 2004. Plant trichomes：A model for cell differentiation. Nat Rev Mol Cell Biol，5 (6)：471–480.
Hülskamp M，Miséra S，Jürgens G. 1994. Genetic dissection of trichome cell development in Arabidopsis. Cell，(3)，76：555–566.
Ishida T，Kurata T，Okada K，Wada T. 2008. A genetic regulatory network in the development of trichomes and root hairs. Annu Rev Plant Biol，
59：365–386.
Jia L，Clegg M T，Jiang T. 2004. Evolutionary dynamics of the DNA-binding domains in putative R2R3-MYB genes identified from rice subspecies
indica and japonica genomes. Plant Physiology，134 (2)：575–585.
100 园 艺 学 报 39 卷
Johnson H B. 1975. Plant pubescence：An ecological perspective. The Botanical Review，41 (3)：233–258.
Kirik V，Lee M M，Wester K，Herrmann U，Zheng Z，Oppenheimer D，Schiefelbein J，Hulskamp M. 2005. Functional diversification of MYB23
and GL1 genes in trichome morphogenesis and initiation. Development，132 (7)：1477–1485.
Kirik V，Simon M，Hülskamp M，Schiefelbein J. 2004. The ENHANCER OF TRY AND CPC1 gene acts redundantly with TRIPTYCHON and
CAPRICE in trichome and root hair cell patterning in Arabidopsis. Developmental Biology，268 (2)：506–513.
Larkin J C，Oppenheimer D G，Pollock S，Marks M D. 1993. Arabidopsis GLABROUS1 gene requires downstream sequences for function. The Plant
Cell，5 (12)：1739–1748.
Lloyd A M，Walbot V，Davis R W. 1992. Arabidopsis and Nicotiana anthocyanin production activated by maize regulators R and C1. Science，258：
1773–1775.
Marks M D，Esch J J. 2003. Initiating inhibition：Control of epidermal cell patterning in plants. EMBO Reports，4 (1)：24–25.
Mooney M，Desnos T，Harrison K，Jones J，Carpenter R，Coen E. 1995. Altered regulation of tomato and tobacco pigmentation genes caused by
the delila gene of Antirrhinum. The Plant Journal，7 (2)：333–339.
Ogata K，Kanei-Ishii C，Sasaki M.，Hatanaka H，Nagadoi A，Enari M，Nakamura H，Nishimura Y，Ishii S，Sarai A. 1996. The cavity in the
hydrophobic core of Myb DNA-binding domain is reserved for DNA recognition and trans-activation. Nature Structural & Molecular Biology，3
(2)：178–187.
Payne C T，Zhang F，Lloyd A M. 2000. GL3 encodes a bHLH protein that regulates trichome development in Arabidopsis through interaction with
GL1 and TTG1. Genetics，156 (3)：1349–1362.
Payne T，Clement J，Arnold D，Lloyd A. 1999. Heterologous myb genes distinct from GL1 enhance trichome production when overexpressed in
Nicotiana tabacum. Development，126 (4)：671–682.
Quattrocchio F，Wing J F，Leppen H T C，Mol J N M，Koes R E. 1993. Regulatory genes controlling anthocyanin pigmentation are functionally
conserved among plant species and have distinct sets of target genes. The Plant Cell，5 (11)：1497–1512.
Schellmann S，Schnittger A，Kirik V，Wada T，Okada K，Beermann A，Thumfahrt J，Jurgens G，Hulskamp M. 2002. TRIPTYCHON and CAPRICE
mediate lateral inhibition during trichome and root hair patterning in Arabidopsis. EMBO J，21 (19)：5036–5046.
Schnittger A，Folkers U，Schwab B，Jürgens G，Hülskamp M. 1999. Generation of a spacing pattern：The role of TRIPTYCHON in trichome
patterning in Arabidopsis. The Plant Cell，11 (6)：1105–1116.
Spelt C，Quattrocchio F，Mol J N M，Koes R. 2000. Anthocyanin1 of petunia encodes a basic helix-loop-helix protein that directly activates
transcription of structural anthocyanin genes. The Plant Cell，12 (9)：1619–1631.
Wada T，Tachibana T，Shimura Y，Okada K. 1997. Epidermal cell differentiation in Arabidopsis determined by a Myb homolog，CPC. Science，
277：1113–1116.
Walker A R，Davison P，Bolognesi-Winfield A C，James C M，Srinivasan N，Blundell T L，Esch Jeffrey J，Marks M D，Gray J C. 1999. The
TRANSPARENT TESTA GLABRA1 locus，which regulates trichome differentiation and anthocyanin biosynthesis in Arabidopsis，encodes a
WD40 repeat protein. The Plant Cell，11 (7)：1337–1350.
Zhang F，Gonzalez A，Zhao M，Payne C T，Lloyd A. 2003. A network of redundant bHLH proteins functions in all TTG1-dependent pathways of
Arabidopsis. Development，130 (20)：4859–4869.
Zheng Peng. 2010. In silico cloning of TRIPTYCHON in cotton（Gossypium hirsutum L.）and preliminary confirmation of TRIPTYCHON gene
function[M. D. Dissertation]. Urumchi：Xinjiang Agricultural University. (in Chinese)
郑 鹏. 2010. 棉花 TRIPTYCHON 基因的电子克隆和功能初步验证[硕士论文]. 乌鲁木齐：新疆农业大学.