全 文 ：园 艺 学 报 ， （增刊）： 2011 38 2513 http: // www. ahs. ac. cn
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收稿日期：2011–08–01
基金项目：国家自然科学基金项目（30971984）；农业部引进国际先进农业科学技术重点项目（2010-G2-11）
* 通信作者（E-mail：heyehua@hotmail.com；Tel：020-85288262）
菠萝SERK基因的克隆与表达分析
马 均，何业华*，曹 莉，许文天，郭翠红，夏靖娴，陈程杰
（华南农业大学园艺学院，广州 510642）
在建立菠萝（Ananas comosus）体细胞胚发生体系和细胞学研究的基础上，对其体细胞胚发生类
受体蛋白激酶（SERK）基因进行了克隆和表达分析，旨在探讨菠萝中 SERK 基因的存在状况、解
析其结构和表达特征。以‘神湾’菠萝胚性愈伤组织作为材料。采用 trizol法提取总 RNA反转录合
成第一链 cDNA。根据 NCBI报道的其它物种 SERK基因序列设计兼并引物，扩增菠萝 SERK基因
片段，再采用 RACE方法扩增两端序列，拼接出全长。再根据拼接结果设计引物进行 RT-PCR扩增
出全长。根据所得全长序列设计引物，采用实时荧光 qPCR对体细胞胚诱导过程中菠萝 SERK基因
（AcSERK）的表达量进行定量分析；同时采用原位杂交显微观察菠萝 SERK基因在体胚诱导过程中
的表达模式。根据 AcSERK表达模式，推测其在体细胞胚发生过程中的作用。构建 AcSERK的全长
表达载体和干扰载体，以胚性愈伤组织为材料进行农杆菌介导的遗传转化，根据转基因植株的体细
胞胚发生能力以验证 AcSERK在体细胞胚发生中的功能。
从菠萝中分离出 3个AcSERK，分别命名为AcSERK1、2、3。经ORF finder软件分析显示，AcSERK1
全长 2 039 bp，包含一个长 1 890 bp的开放阅读框（ORF），编码 629个氨基酸；ProtParam软件分析
其蛋白分子量约为 69.2 kD，理论等电点pI约为 5.51，分子式C3084H4868N850O913S23。AcSERK2全长
2 230 bp，包含一个长 1 875 bp的开放阅读框（ORF），编码 624个氨基酸，蛋白分子量约为 68.9 kD，
pI为 5.38，分子式C3074H4845N843O910S24。AcSERK3全长 2 232 bp，包含一个长 1 890 bp的ORF，编
码 629个氨基酸，蛋白分子量约为 69.6 kD，pI约为 5.55，分子式C3097H4900N852O922S24。采用NCBI
的Blast软件进行核酸序列比对，发现AcSERK与椰子（Cocos nucifera，AY791293.2）、水稻（Oryza
sativa，AB188247.1）SERK基因同源性达 79% ~ 83%；3个AcSERK核酸序列同源性达到 87.34%。3
个基因均具有SERK基因家族保守的内含子，外显子结构。菠萝SERK蛋白与其他植物来源的SERK
蛋白具有较高的相似性，与椰子、水稻、大麦（Hordeum vulgare）等相似性达 88% ~ 90%。经SignalP
软件分析，3 个AcSERK均具有信号肽结构。采用TMpred程序预测出跨膜区域；利用PlantsP和
ScanProsite软件分析出 3个菠萝SERK都具有典型的SERK蛋白的 5个富亮氨酸重复（LRR），富脯氨
酸结构域（SPP），跨膜区域（TM）和蛋白激酶区域（Kinase）以及一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活
性位点。qPCR和原位杂交分析表明，AcSERK1、2、3的表达都能被 2,4-D高效诱导，并且都在愈伤
组织细胞由体细胞向胚性细胞转化以及胚性细胞形成球形胚的过程中表达。说明AcSERK1、2、3在
菠萝愈伤组织细胞胚性获得和球形胚形成过程中发挥一定作用，是在体胚诱导与形成过程早期承担
一定功能的基因。
关键词：菠萝；AcSERK；克隆；表达分析
中图分类号：S 668.3 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）S-2513-01