全 文 ：园 艺 学 报 2014，41（4）：661–671 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2013–12–10；修回日期：2014–03–17
基金项目：国家高技术研究发展计划（‘863’计划）项目（2012AA100103）；国家科技支撑项目（2013BAD20B01）；国家公益性行业
（农业）项目（201203003）；北京市科技计划项目（D131100000713001）；北京市产业技术体系创新团队果类蔬菜项目
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：renhuazhong@cau.edu.cn）
黄瓜调控蜡质合成相关基因 CsCER7 的克隆与
表达分析
刘小凤 1，安静波 1，张立新 2，王文娇 1，徐 冲 1，任华中 1,*
（1 中国农业大学设施蔬菜生长发育调控北京市重点实验室，北京 100193；2 北京市优质农产品产销服务站，北京
100101）
摘 要：通过蛋白序列同源比对和 PCR 技术从黄瓜中克隆获得了调控蜡质合成相关基因 CER7 的序
列，命名为 CsCER7。系统发育进化树分析发现 CsCER7 与番茄 SlCER7 进化距离较近；荧光定量 PCR、
GUS 染色、原位杂交和亚细胞定位结果表明：CsCER7 在黄瓜植株中各个器官均有表达，果实中在表皮细
胞处特异表达；启动子序列分析显示 CsCER7 的启动子含有 ABA 应答的顺式作用元件 MYC 和 ABREs，
同时荧光定量 PCR的结果也证明了在ABA处理下CsCER7的表达量明显升高，且蜡质总含量也明显增多。
据此推测，CsCER7 响应 ABA，表达量上调，进一步影响果皮蜡质的形成。
关键词：黄瓜；果皮蜡质；CsCER7；序列分析；表达分析
中图分类号：S 642.2 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2014）04-0661-11

Cloning and Expression Analysis of CsCER7，a Relative Gene May
Regulate Wax Synthesis in Cucumber
LIU Xiao-feng1，AN Jing-bo1，ZHANG Li-xin2，WANG Wen-jiao1，XU Chong1，and REN Hua-zhong1,*
（1Beijing Key Laboratory of Growth and Development Regulation for Protected Vegetable Crops，China Agricultural
University，Beijing 100193，China；2Beijing High-quality Agro-products Service Station，Beijing 100101，China）
Abstract：CsCER7，a homology exonucleases gene of Arabidopsis thaliana CER7，was recently
cloned from cucumber（Cucumis sativus L.）. Phylogenetic reconstruction indicated that CsCER7 has
closer relation with SlCER7. CsCER7 expression was characterized by RT-PCR，GUS staining，in suit
hybrid（ISH）. The results showed that CsCER7 is expressed in tested organs，especially in the epidemic
cells of fruits. A GFP fusion protein analysis showed that CsCER7 protein is localized in the nucleus and
partial cytoplasm where AtCER7 protein is also localized previously reported. Promoter prediction showed
that it contains several cis-acting elements such as MYCs and ABREs which response to ABA. RT-PCR
analyses that expression of CsCER7 in cucumber fruit peel is increased under treatment with ABA. And
wax load of fruit is also improved upon ABA treatment. Collectively，these results indicated that CsCER7
acts response to ABA which induces its higher expression，and further changes the accumulation of fruit
cuticular wax.

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Key words：cucumber；pericarp wax；CsCER7；sequence analysis；expression analysis

植物表皮由沉积的角质层和蜡质共同组成（Juniper & Jeffree，1983），而蜡质又可分为两层，其
中一层填充在角质层中，称为内蜡质层；另一层分布在角质层外，称为外蜡质层。不同物种的蜡质
成分和含量不同，同一植株不同器官及不同生长发育时期的蜡质分布和组分也存在差异（Susan et
al.，1997；李高阳 等，2004；倪郁和郭彦军，2008；李宏建 等，2009）。Barthlott 等（1998）调查
了 13 000 多种植物表皮蜡质的形态结构，发现其微观形态不是固定的，在植物生长过程中因成分变
化而相互转化。蜡质对于保护植物内部生理功能、防止体内水分散失（Lu et al.，2009）和抵御非生
物和生物胁迫（Steinmüller & Tevini，1985；Seo & Park，2010）等均具重要作用。此外蜡质还可能
影响植物器官发育（Smirnova et al.，2013）。
目前有关拟南芥茎表皮蜡质合成途径及其分子调控机制已经基本清晰：首先是蜡质前体超长链
脂肪酸（VLCFAs）的合成，然后由两个途径分别形成蜡质的不同组分：（1）酰基还原途径合成蜡
质酯类和伯醇，（2）脱羰基途径合成烷类、仲醇以及酮类（Kunst & Samuels，2003）。此外已明确
在拟南芥茎表皮蜡质合成过程中起作用的基因有 CER1、CER2、WAX2/CER3、CER4、CER6、CER8、
KCS11、KCS12、KCS13、PAS2、LACS8、LACS2、MAH1、WSD1、FATB 等；调控蜡质分泌的基因
包括 CER5、WBC11、LTPG 等；对蜡质合成基因具有调控作用的基因有 CER7、WIN1、MYB96、
MYB16 等。其中，WAX2/CER3 是拟南芥茎表皮蜡质合成中的 1 个关键基因，主要在脱碳途径中发
挥作用（Rowland et al.，2007）。CER7 编码一个核酸外切酶，具有 3′–5′核酸外切酶活性，是参与
RNA 降解的外切体复合物中的核心单元（Hooker et al.，2007）。CER7 参与构成的外切体复合物主
要通过降解 CER3 的抑制子来影响 CER3 的转录水平，进而影响拟南芥茎表皮蜡质的合成。通过
cer7-1 突变体的抑制子筛选，得到两个介导 RNA 沉默的因子 RDR1 和 SGS3，RDR1 和 SGS3 参与
CER3 在植物体内的 RNA 沉默机制，形成了 CER7-SGS3、RDR1-CER3 的蜡质调节途径（Lam et al.，
2012）。
前人就黄瓜子叶蜡质含量进行了研究，认为近轴端叶面蜡质的形成受紫外线 B（UV-B）的影响
较大（Fukuda et al.，2008），但有关黄瓜蜡质形成的分子机制研究尚未见报道。本试验中克隆了黄
瓜调控蜡质合成相关基因 CsCER7，分析了其基因结构、蛋白结构、启动子结构和表达模式，并初
步预测了 CsCER7 在调控黄瓜果皮蜡质形成中的作用，为研究黄瓜果皮蜡质形成的分子机制提供了
新的理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料及其处理
供试材料为黄瓜（Cucumis sativus L.）髙代自交系‘3401’，由中国农业大学设施蔬菜生长发育
调控北京市重点实验室提供。供试材料于 2012 年 3 月 18 日播种于北京金六环农业园日光温室，5
月 12 日选取 3 株进行试验，每株选取两个开花当天的果实，分别用 200 µmol · L-1 ABA（以 H2O 为
溶剂）和 H2O（对照组）均匀喷施；在其花后 4 d 采用同样方法处理 1 次；花后 9 d 时取果皮用于
相关试验。
拟南芥品种为‘Landsberg’，引自拟南芥种质资源中心（http：//www. arabidopsis. org）。种子在
MS 培养基上发芽，10 d 后移到营养土中，在光照培养箱中培养，光周期为 16 h 光照/8 h 黑暗，昼
夜温度为 24 ℃/16 ℃。
4 期 刘小凤等：黄瓜调控蜡质合成相关基因 CsCER7 的克隆与表达分析 663

1.2 CsCER7 的克隆及测序
根据拟南芥 CER7（AT3G60500）的蛋白与 CDS 序列，从黄瓜基因组数据库（http：//www. cucumber.
genomics. org. cn）中下载同源性最高的基因 Csa006488，命名为 CsCER7。根据以上基因的 CDS 序
列设计 PCR 扩增引物。上游引物：5′-ATGGAGCAGAGATTAGCCAATAC-3′，下游引物：5′-CTAATCCA
CATCGATAGGGGTG-3′。提取黄瓜果皮样品总 RNA（采用华越洋 RNA 提取试剂盒），并反转录为
cDNA（采用艾德莱快速反转录试剂盒）作为模板对 CsCER7 片段进行 PCR 扩增。反应条件：94 ℃
预变性 5 min；94 ℃变性 30 s，58 ℃复性 30 s，72 ℃延伸 90 s，34 个循环；72 ℃ 10 min。琼脂
糖凝胶回收产物在 3′末端加 A（TaKaRa 加 A 试剂盒）后，用 TaKaRa 连 T 载体试剂盒连接 pMD18-T
载体，冰上放置 30 min 后 42 ℃热激 90 s，然后转化大肠杆菌 DH5α，PCR 鉴定后将含有目标片段
的阳性单克隆送至华大生物技术服务有限公司测序。
1.3 CsCER7 的生物信息学鉴定
在 NCBI（http：//www. ncbi. nlm. nih. gov/）中，使用 Blast 程序在 GenBank 搜索与 CsCER7 蛋
白同源性高的植物蛋白序列。同时在 TAIR（http：//www. arabidopsis. org/）中找出 ECERIFERUM
（CER）家族其他重要成员的氨基酸序列，构建一个系统发育树。用 CLUSTAL W 程序进行序列的
多态性分析（Wang et al.，2014），用 MEGA version 5.0 构建系统进化树（Tamura et al.，2011）。选
取 CsCER7、AtCER7、AtRRP45A、SlCER7、cacaoCER7b 的蛋白序列利用 MEGA version 5.0 进行
氨基酸序列比对和一致性分析。
从基因数据库中提取 CsCER7 的开放阅读框上游启动子序列 1 500 bp，采用在线工具 plantCARE
（http：//bioinformatics. psb. ugent. be/webtools/plantcar/html/）对其进行顺式作用元件分析。
1.4 实时荧光定量 PCR
在黄瓜结果期采集根、茎、茎表皮、幼叶、雄花芽、雌花芽、卷须以及花后 2 d（开花当天为
花后 0 d）的果实和果皮用于分析 CsCER7 的空间表达变化；此外，采集空白处理（H2O）和 ABA
处理 9 d 后的果皮分析 CsCER7 的表达量。仪器 ABI7500，试剂盒 SYBR Premix Ex Taq（TaKaRa）。
CsCER7 引物为 5′-AAATGATGTCCTCTGAGTCTATGGTT-3′和 5′-CGATAGGGGTGGTGGTCTT
C-3′。所用内参基因为 TUA，引物为 5′-ACGCTGTTGGTGGTGGTAC-3′和 5′-GAGAGGGGTAAACA
GTGAATC-3′。PCR 反应体系为：SYBR Premix Ex Taq 12.5 μL，上游引物（10 μmol · L-1）0.5 μL，
下游引物（10 μmol · L-1）0.5 μL，50 × ROX Reference DyeⅡ0.5 μL，cDNA 模板 2 μL，最后加灭菌
去离子水至 25 μL。PCR 扩增程序为：95 ℃预变性 10 min；95 ℃变性 10 s，60 ℃复性 40 s，40 个
循环。设置 3 个技术性重复，2 个生物学重复。引物溶解曲线分析表明溶解曲线为单峰，且峰出现
的位置在 80 ~ 85 ℃之间。采用 2-∆∆Ct 相对定量分析方法计算出基因的相对表达量。
1.5 CsCER7 启动子克隆、构建 CsCER7 Promoter:GUS 转基因植株以及 GUS 染色
从黄瓜基因组数据库中 CsCER7 开放阅读框上游选取 1 480 bp 的片段克隆，设计引物进行 PCR。
上游引物：5′-GCTCTAGATCACCTGCATCTCTTGATACTCTG-3′，下游引物：5′-TCCCCCGGGAGAG
TTCCACGTACTGGCTAAAA-3′。PCR 扩增为：95 ℃预变性 5 min；95 ℃变性 30 s，56 ℃复性 30 s，
72 ℃延伸 1 min 45 s，35 个循环；72 ℃延伸 5 min。将 PCR 产物与载体 PCAMBIA1305.1 用 PstⅠ
和 NcoⅠ双酶切，凝胶回收后用 T4 连接酶连接，冰上放置 30 min 后 42 ℃热激 90 s 转化大肠杆菌
DH5α，PCR 鉴定后的阳性菌液送华大公司测序。选择测序正确的菌液提取质粒后用电击法转化农
杆菌 C58，PCR 方法鉴定后将携带 CsCER7 Promoter︰GUS 质粒的农杆菌用蘸花法遗传转化拟南芥。
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收获 T0 代种子，用 0.03% Triton-X 消毒，播种于含潮霉素 30 µg · mL-1 的 MS 固体培养基上，
于 4 ℃冰箱低温处理 3 d 后置于光照培养箱，10 ~ 14 d 后将筛选出的植株移入灭菌营养土中，在光
照培养箱中培养。提取 DNA，PCR 鉴定出 6 个 T1 代株系，编号为#1 ~ #6。
选取#4 株系，取莲座叶、花、发育中期的果和生长点放入 GUS 染色液中，抽气 20 min，置于 37
℃摇床中（转速为 100 r · min-1）直至染色，然后于 70%酒精中脱色 24 h，在体视显微镜下观看拍照。
1.6 CsCER7-GFP 融合蛋白在洋葱表皮中的定位
根据 CsCER7 开放阅读框设计引物（上游：5′-GCTCTAGAATGGAGCAGAGATTAGCCAATAC-3′；
下游：5′-TCCCCCGGGATCCACATCGATAGGGGTGG-3′）。将 PCR 产物融合到 PUC-SPYNE 载体的
绿色荧光蛋白（GFP）上游 XbaⅠ和 SmaⅠ间的位置。用基因枪将携带 CsCER7-GFP 融合基因的载
体打入洋葱表皮进行培养，利用共焦激光扫描显微镜（Nikon C1，日本）观察（Hongyun et al.，2013）。
1.7 原位杂交
选择 CsCER7 的特异区域设计引物。T7 引物：5′-GATTTAGGTGACACTATAGAATGCTAGTTAG
GGCGTGTAATAGACCG-3′；SP6引物：5′-TGTAATACGACTCACTATAGGGTGACAGAAGCAATTCG
CAGAC-3′。片段长度为 474 bp。探针制作以及原位杂交参照柳美玲等（2013）的方法。
1.8 蜡质分析
取 ABA 处理后 9 d 的果实（处理与对照），截取果实中间部位，用游标卡尺测量截取部位的长
度与横径，把截取部分当做圆柱体计算其侧面积；常温下用氯仿浸提 1 min，然后 60 ℃氯仿浸提 2
min，用氮气将氯仿吹干。加入 100 µL 硅烷化试剂（bis-N,N-trimethylsilylt rifluoroacetamide），115 ℃
下衍生化 30 min，然后加入 30 µg 二十一烷作为内标，溶于 500 µL 己烷中。用 GC–MS（气质联用
仪）测定蜡质含量（Millar et al.，1999）。
取开花当天处理后 9 d 的果实中间部位的果皮，面积约为 3 mm2，厚度约为 3 mm，用戊二醛固
定（4 ℃）。用 PBS（pH 7.2）洗 3 次后用 1% OsO4 固定，然后在酒精系列梯度中干燥。观察扫描电
子图像之前将样品裹上金粉，用扫描电子显微镜（Hitachi S-4700）于 2 kV 加速电压下观察；用环
氧树脂包埋样品，超微切片机切片，安装在铜载网上固定，在透射电子显微镜（ECNAI G2 12）下
观察透射电镜图（Zhou et al.，2013）。
2 结果与分析
2.1 黄瓜 CsCER7 的基因结构与氨基酸序列分析
将拟南芥调节蜡质合成相关基因 CER7（AT3G6050）的 CDS 与蛋白序列在 NCBI 基因组数据库
中同源比对，得到一些已知序列推测的 CER7，本实验室将黄瓜相关基因命名为 CsCER7。
通过同源克隆得到黄瓜 CsCER7 的 CDS 序列。CsCER7 的基因组序列为 7 192 bp，cDNA 序列
全长 1 796 bp，含有 1 359 bp 的开放阅读框。CsCER7 的基因结构分析显示其与拟南芥的 AtCER7 基
因结构相似，也含有 9 个外显子（图 1），且高度保守。CsCER7 编码 452 个氨基酸，含有 1 个保守
的 RNA 酶的 PH 结构域。将 CsCER7 与 AtCER7、AtRRP45A、CsCER7、SlCER7 和 cacaoCER7b
进行蛋白序列比对，结果表明 CsCER7 与其他 CER7 蛋白均含有两个核糖核酸外切酶的磷酸化结构
域，分别为域 1 和域 2，除 AtRRP45A 外，在 N 端有一段细胞核定位的氨基酸序列（图 2）。CsCER7
与 SlCER7 蛋白比对一致性最高，为 64.60%；与 cacaoCER7b 的一致性为 61.62%；与 AtCER7 的一
4 期 刘小凤等：黄瓜调控蜡质合成相关基因 CsCER7 的克隆与表达分析 665

致性为 60.04%；与 AtRRP45A 的一致性为 47.57%。表明 CsCER7 在氨基酸序列上高度保守，因此
推测 CsCER7 是 1 个核糖核酸外切酶，且功能可能与拟南芥中 AtCER7 功能相似，影响蜡质的形成。


图 1 AtCER7 和 CsCER7 的外显子—内含子结构分析
黑色方块代表 UTR，白色方块代表外显子，横线代表内含子。
Fig. 1 Exon–intron structure of AtCER7 and CsCER7
Black boxes represent UTR，black boxes represent extrons and lines represent introns.




图 2 黄瓜 CsCER7 的氨基酸序列分析
CsCER7：黄瓜（Csa006488）；AtCER7：拟南芥（AT3G6050）；AtRRP45A：拟南芥（AT3G12990）；SlCER7：
番茄（XP_004240124）；cacaoCER7b：可可（EOY10081）。单线和双线分别表示核糖核酸
外切酶磷酸化结构域 1 和结构域 2，方框内为预测的核定位信号。
Fig. 2 Alignment of amino acid sequences of CsCER7
CsCER7：Cucumis sativus L.（Csa006488）；AtCER7：Arabidopsis thaliana（AT3G6050）；AtRRP45A：Arabidopsis thaliana（AT3G12990）；
SlCER7：Solanum lycopersicum L.（XP_004240124）；cacaoCER7b：Theobroma cacao L.（EOY10081）.
Single lines and double lines indicate phpsphprplytic domain 1 and phpsphprplytic domain 2 of exoribonuclease respectively，
and the box indicates the predicted nuclear localization signal.
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2.2 系统进化树分析
选取了黄瓜、拟南芥、可可、苜蓿、番茄、玉米、水稻及人基因组中预测的 CER7 的蛋白序列，
以及拟南芥中 CER 家族中其他重要成员进行系统进化树分析，结果显示 CER7 蛋白被分成了 3 个进
化枝：双子叶植物、单子叶植物和以人为代表的动物；与拟南芥中 CER 家族其他重要成员（CER1、
WAX2、CER6 以及 CER8）处于不同的分枝，遗传距离较远（图 3）。双子叶植物中，番茄的 SlCER7
与黄瓜的 CsCER7 在同一分枝，氨基酸序列高度同源，这与氨基酸序列分析中的结果是一致的。

图 3 黄瓜 CsCER7 与其他物种 CER7 同源蛋白及拟南芥中 CER 家族重要成员的进化树分析
Fig. 3 Phylogenetic tree analysis of CsCER7，CER7 homologs from other species and CER family members in Arabidopsis
2.3 CsCER7 在黄瓜中的表达模式
采用荧光定量 PCR 技术分析 CsCER7 在黄瓜不同组织中的表达模式，结果显示：CsCER7 在所
检测的黄瓜各个器官组织中均有表达，其中在茎表皮、幼嫩的叶、花芽以及果皮中表达明显，而根
中微弱表达（图 4）。值得注意的是，在茎表皮和果皮中的表达量几乎是茎和果实中表达量的 3 倍。

图 4 CsCER7 在黄瓜不同器官的表达
Fig. 4 Expression of CsCER7 in different organs of cucumber
CsCER7 Promoter︰GUS 转基因 T1 代#4 株系 GUS 染色结果显示：CsCER7 在花柱顶端靠近柱头
的部位有表达，但在柱头顶端不表达，在花丝及萼片的脉中有表达（图 5，A）；莲座叶的表皮、叶
脉及叶缘尖处部分表达显著；在表皮毛基座及表皮毛细胞中表达显著（图 5，B、C、D）；在花序顶
端有表达，其中萼片的无分枝表皮毛中同样表达显著（图 5，E、F、K）；在果实头部有表达，果实
下部表达逐渐变强，但在果实开裂的部位没有表达（图 5，G、H、I），果柄的花瓣离层与萼片离层
处有强烈表达（图 5，G、I）；从果实开裂处剖开，种子没有表达，但胎座处有表达（图 5，J）。
4 期 刘小凤等：黄瓜调控蜡质合成相关基因 CsCER7 的克隆与表达分析 667

图 5 GUS 报告基因分析 CsCER7 在拟南芥中的空间表达模式
A：花；B：莲座叶；C 和 D：叶片表皮毛，箭头表示表皮毛基部；E：花序；F：花苞萼片的无分枝表皮毛，箭头表示表皮毛基部；
G、H 和 I：果实，箭头表示果实开裂处；J：剥开的果实，箭头指示胎座；K：花苞。
Fig. 5 Spatial expression pattern of CsCER7 detected by a GUS reporter gene assay in Arabidopsis
A：Flower；B：Rosette leaf；C and D：Trichomes of leaf，arrows indicate the base of trichomes；E：Inflorescence；
F：The trichome of bud，arrow indicates the base of trichome；G，H and I：Fruit，arrow indicates the valve margin，red box indicates the abscission
of petal and sepal from flower stem；J：Stripped fruit，arrow the placenta；K：Flower bud.

由于 CsCER7 在黄瓜果皮中表达量高，试验中选取了果长约 1 cm（心室已形成）与果长约 0.5 cm
（心室未形成）的幼果进行原位杂交，同时选取了根部进行原位杂交。结果显示：在果实中，CsCER7
只在果实表皮细胞处特异表达，且在心室已形成的果实表皮细胞处表达较强（图 6，B），心室未形


图 6 CsCER7 的 mRNA 在黄瓜果实和根中的原位杂交定位
A 和 B：果皮，箭头指示表皮细胞；C：根尖的横切面；D：C 图中方框处的放大图；E：根的纵切，箭头指示侧根原基；F：根尖的纵切面。
Fig. 6 In situ localization of CsCER7 mRNA in fruit and root in cucumber
A and B：Peel of fruit，arrows indicate the epidermic cells；C：Transsection of root tip；D：Enlarged view of the box in the C；
E：The vertical section of root，arrow indicates the root primordium；F：The vertical section of root tip.
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成的果实表皮细胞处表达特别微弱（图 6，A），表明 CsCER7 调控果皮蜡质的合成在果实发育最初
期是不明显的。根部的原位杂交结果表明，CsCER7 在根尖处特异表达（图 6，F），将根尖横切后发
现，在根尖各个皮层均有表达（图 6，C），且单个细胞内的细胞质中均有表达，在细胞核内表达显
著（图 6，D），同时在侧根原基中也有强烈表达（图 6，E）。
洋葱表皮细胞的瞬时 GFP 结果显示，CsCER7 主要定位在细胞核及细胞质中（图 7）。CsCER7
亚细胞定位结果与 AtCER7 一致，同时与原位杂交结果中根尖处的表达结果一致。
综合荧光定量 PCR、GUS 染色、原位杂交及瞬时 GFP 结果，CsCER7 主要在植株地上部的器官
组织中表达，果实中只在表皮细胞处特异表达且显著，说明 CsCER7 可能在植物表皮发育中发挥重
要作用。


图 7 CsCER7-GFP 在洋葱表皮细胞的瞬时表达
Fig. 7 The transient expression of CsCER7-GFP in onion epidermal cells
2.4 ABA 对 CsCER7 的表达以及果皮蜡质积累的影响
对 CsCER7 的启动子进行克隆与分析发现，在其 ATG 上游 1 500 bp 的启动子区域，除含有真核
生物启动子固有的 TATA 区及 CAAT 区外，还存在 ABA 应答的顺式作用元件 MYC 和 ABREs（图 8）。


图 8 CsCER7 启动子元件分析
蓝色：CAAT 区；红色：TATA 区；黄色：MYC 元件；绿色：ABREs；ATG 为起始密码子。
Fig. 8 The promoter element analysis of CsCER7
Blue sequences represent CAAT boxes；Red sequences represent TATA boxes；Yellow sequences represent MYC；
Green sequences represent ABREs；ATG represents the start codon.
4 期 刘小凤等：黄瓜调控蜡质合成相关基因 CsCER7 的克隆与表达分析 669

据此，于黄瓜果实花后 0 d、4 d 时进行 ABA 处理，并于花后 9 d 时进行果皮蜡质总量分析。结
果表明，ABA 处理后 CsCER7 的表达量明显升高（图 9，A），且果皮蜡质总含量明显升高（图 9，
B 和图 10）。据此推测，CsCER7 可能促进黄瓜果皮蜡质合成相关基因的表达，且 ABA 可以通过调
控 CsCER7 的表达，进一步影响果皮蜡质的形成。


图 9 ABA 处理对果皮 CsCER7 表达量（A）和蜡质含量（B）的影响
Fig. 9 ABA influenced CsCER7 expression（A）and fruit cuticle wax loads（B）
** P < 0.01.
图 10 ABA 处理后果皮蜡质的扫描电镜图（A、B）和透射电镜图（C、D）
A 和 C：对照（H2O 处理）；C 和 D：ABA 处理，箭头指示为蜡质层。
Fig. 10 The SEM（A，B）and TEM（C，D）views of fruit cuticular wax after ABA treatment
A and C：Control（H2O treatment）；C and D：ABA treatment，the arrows indicate the wax layer.
3 讨论
3.1 CsCER7 可能是核糖核酸外切酶
核糖核酸外切酶是核糖核酸（RNA）的外切酶，是一种能降解 RNA，并在 5′端或 3′端的核苷酸
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移除的酶，主要在核中以及细胞质中含有 RNA 的部位发挥作用。拟南芥 CER7 是一个 3′–5′的核糖
核酸外切酶，与酵母菌中的 RRP45p 功能同源，是 RNA 加工和降解的外来体的一个核心单位（Hooker
et al.，2007）。酵母和人类的同源 CER7 都被定义为 3′–5′的核糖核酸外切酶（RNA 加工和降解的外
来体）的核心单元之一（Liu et al.，2006）。将 AtCER7 与 GFP 融合转入烟草中，发现 AtCER7 在细
胞质以及细胞核中（除核仁外）均有表达，这与核糖核酸外切酶发挥功能的区域是一致的。本研究
中通过将 CsCER7 与拟南芥、番茄、水稻等其他物种进行基因结构分析与氨基酸序列比对，发现
CsCER7 与拟南芥的 CER7 基因结构相似，同时含有 9 个外显子，且同样含有 1 个保守的 RNA 酶 PH
结构域，两个核糖核酸外切酶磷酸化区域，以及 3′端的一段核定位序列。另外，进化树分析也表明
CsCER7 与 AtCER7 在一个分组内，同源性较高。这些结果均表明，CsCER7 是 1 个核糖核酸外切酶。
3.2 CsCER7 可能影响黄瓜果皮蜡质的积累
陆生植物表皮蜡质存在于地上部器官组织表皮，且蜡质是在表皮细胞中合成并运输到表皮外的
（Kunst & Samuels，2003）。蜡质合成基因 AtCER6 启动子在烟草中启动的 GUS 信号在茎表皮细胞
处特异显色（Hooker et al.，2002）；蜡质合成基因 LACS1 启动子连接 GUS 同样在茎表皮细胞中特
异表达（Lu et al.，2009）；而 CsCER7 在黄瓜茎表皮与果皮中的表达量均远高于在茎和果实中的表
达量，原位杂交的结果显示 CsCER7 在果实中只在表皮细胞处特异表达，同时 GUS 染色表明 CsCER7
在叶片表皮处表达。综上推测，CsCER7 参与黄瓜表皮细胞的发育，可能参与调控蜡质的形成。此
外，在拟南芥 CER7 的突变体中，茎部与角果表皮的蜡质含量与所对应的野生型相比分别下降了 30%
和 50%（Goodwin et al.，2005），且蜡质成分与含量的变化与 WAX2 的突变体一致；同时 CER7 突变
体中 WAX2 的表达量下降，且 WAX2 的启动子所启动的 GUS 信号明显减弱甚至消失。推测 AtCER7
主要通过降解编码了 WAX2 负调节因子的 mRNA 来控制 WAX2 的表达，进而调节表皮蜡质的形成
（Hooker et al.，2007）。在拟南芥中，MYB96 调节蜡质含量受到干旱的调节，而干旱则通过 ABA
途径来调节 MYB96 的表达，MYB96 进一步调控蜡质合成的基因 KCS 和 KCR 的表达来最终影响表
皮蜡质的沉积（Seo et al.，2011）。CsCER7 启动子中含有 MYC、ABREs 等响应 ABA 的顺式作用元
件（郭晋燕 等，2011），且经 ABA 处理，花后 9 d 的果皮中表达量明显升高，同时果皮中的蜡质含
量也显著增加。综上推测，ABA 影响 CsCER7 的表达，且 CsCER7 可能参与黄瓜果皮的发育，调节
黄瓜果皮蜡质的形成，但 CsCER7 是否会调控 WAX2 的表达，尚有待进一步研究与验证。

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