全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（增刊）：2591 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com

收稿日期：2011–08–17
基金项目：转基因专项（2009ZX08009-064B，2008ZX08009-003）；现代农业产业技术体系项目（CARS-25-C-12）
* 有同等贡献作者
** 通信作者（E-mail：suixiaolei@cau.edu.cn，zhangzx@cau.edu.cn；Tel：010-62734371/1952/4373）
黄瓜棉子糖合成酶基因克隆，功能验证及其低温
响应研究
眭晓蕾 1,*，孟凡珍 1,*，王虹云 1,*，韦玉霞 1，李瑞富 1，王振雨 1，胡丽萍 1，
王绍辉 2，任华中 1，张振贤 1,**
（1 中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193；2 北京农学院植物科学技术学院，北京 102206）
棉子糖家族寡糖（raffinose family oligosaccharides，RFOs）是黄瓜（Cucumis sativus L.）韧皮部
同化物质运输的主要形式，且在抵御低温、干旱等非生物逆境胁迫中也具有重要作用。棉子糖合成
酶（Raffinose synthase，RS，EC2.4.1.82）是调控蔗糖进入 RFOs 生物合成途径的关键酶。对黄瓜
RS 编码基因（CsRS）克隆，时空表达，功能验证和亚细胞定位，以及 CsRS 对低温与外源脱落酸（ABA）
的响应进行研究，有助于揭示黄瓜棉子糖合成代谢的分子机理，并为黄瓜糖代谢的调控及其产量和
品质形成提供一定理论依据。
根据 GenBank 上 RS 基因序列，采用 RT-PCR 和 RACE 技术，于黄瓜‘国农 25 号’中克隆 CsRS
基因全长序列，并利用 Northern blot 和 RT-PCR 技术分析其时空表达；通过构建 CsRS 过量表达、反
义表达载体，农杆菌侵染介导分别遗传转化烟草、黄瓜植株，对其进行功能鉴定；采用绿色荧光蛋
白（GFP）标记技术，对黄瓜 RS 进行亚细胞定位；采用 RT-PCR 等方法研究低温胁迫、外源 ABA
对 CsRS 时空表达的调控作用，同时利用高效液相色谱（HPLC）测定棉子糖、水苏糖等含量变化，
生化方法测定 RS 酶活性变化。
研究结果表明，黄瓜棉子糖合成酶基因 CsRS（GenBank 登录号：DQ414725）全长 2 552 bp，
开放读码框 2 355 bp，编码 784 个氨基酸，预测分子量 78.96 kD。CsRS 在植株根、茎、叶、果实等
器官中均有表达，以叶器官中表达量最大；CsRS︰GFP 在洋葱表皮细胞中的瞬时表达结果显示，RS
定位于细胞质、细胞膜及细胞核中。CsRS 在烟草叶片中异源过量表达和在黄瓜叶片中同源反义表达
后，导致烟草中的 RS 酶活性和棉子糖含量上升，而黄瓜中的 RS 酶活性和棉子糖含量下降，证实了
CsRS 的功能。CsRS 表达受外界低温及 ABA 的诱导。12 ℃/6 ℃（昼/夜）低温处理黄瓜植株后，CsRS
在叶片、果实、根和茎中迅速表达，CsRS mRNA 响应低温的速度为叶片 > 果实 > 根 > 茎，同时
RS 酶活性及可溶性糖含量（包括水苏糖、棉子糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖），特别是棉子糖、
水苏糖含量也随之呈逐渐增加趋势。不同浓度外源 ABA 温育黄瓜叶圆片及果实圆片后，对 CsRS 表
达、RS 酶活性及可溶性糖含量的诱导作用类似于低温胁迫，ABA 诱导叶片和果实中 CsRS 最大表达
量的浓度分别为 200 和 150 μmol · L-1。

关键词：黄瓜；棉子糖合成酶；基因表达；棉子糖；低温；脱落酸（ABA）
中图分类号：S 642.2 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）S-2591-01