全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（4）：692–700 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2011–01–14；修回日期：2011–03–09
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2009CB119000）；国家自然科学基金项目（30771473）；现代农业产业技术体系建设专项
（Nycytx-35GW21）；农业部园艺作物遗传改良重点开放实验室资助项目
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：xcyu1962@163.com）
GMPase 超表达对番茄植株抗坏血酸含量及耐
冷性相关生理指标的影响
李超汉 1，张 琳 1，史庆华 1，李青竹 1，郭晓青 1，李 霞 1，于贤昌 2,*
（1 山东农业大学园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018；2 中国农业科学院蔬菜花卉
研究所，北京 100081）
摘 要：采用农杆菌介导法获得了 GDP–D–甘露糖焦磷酸化酶基因（GMPase）超表达的转基因番
茄植株，并且采用 Western blot 检测到有两株 GMPase 蛋白表达显著增加。比较了这两个株系和野生型植
株中抗坏血酸含量及耐低温能力。与野生型番茄相比，GMPase 超表达在常温及低温胁迫下均使 GMPase
活性提高，使 AsA 和 DHA 含量显著增加，降低了低温胁迫下膜脂过氧化产物 MDA 的积累。
关键词：番茄；抗坏血酸；GDP–D–甘露糖焦磷酸化酶；转基因；低温胁迫
中图分类号：S 641.2 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）04-0692-09

Effects of GMPase Overexpression on Ascorbic Acid Content and Relative
Index to Low-temperature Tolerance in Tomato Plants
LI Chao-han1，ZHANG Lin1，SHI Qing-hua1，LI Qing-zhu1，GUO Xiao-qing1，LI Xia1，and YU
Xian-chang2,*
（1State Key Laboratory of Crop Biology，College of Horticulture Science and Engineering，Shandong Agricultural
University，Tai’an，Shandong 271018，China；2Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agriculture
Sciences，Beijing 100081，China）
Abstract：Two transgenic tomato plants of overexpressing GDP-D-mannose pyrophosphorylase gene
（GMPase）were obtained by Agrobacterium-mediated transformation，and Western blot analysis indicated
that the GMPase protein in transgenic plants was significantly increased. T0 make sure the function of
GMPase overexpression，ascorbate content and cold tolerance capacity were studied. Compared with
wild-type plants，the GMPase activity and contents of AsA and DHA in both normal and low-temperature
conditions were increased and the MDA content was decreased in the transgenic plants. Based on these
results，it can be concluded that the overexpression of GMPase may increase tomato tolerance to cold
stress by increasing AsA level and lowering lipid peroxidation.
Key words：tomato；ascorbic acid；GDP-D-mannose pyrophosphorylase；transgenic；low-temperature
stress


4 期 李超汉等：GMPase 超表达对番茄植株抗坏血酸含量及耐冷性相关生理指标的影响 693

低温冷害是北方地区冬季日光温室番茄生产的主要限制因子。植物体内存在两类抗氧化系统清
除低温胁迫下产生的活性氧，一类是酶类物质，如 SOD 等（Elstner & Osswald，1994）；另一类是
非酶类化合物，如抗坏血酸、谷胱甘肽以及低温诱导产生的一系列蛋白质等（Manisha et al.，1999；
陈坤明 等，2004）。抗坏血酸（Ascorbic acid，AsA）可以直接或者通过抗坏血酸—谷胱甘肽循环清
除植物体内因氧代谢、光合作用及环境胁迫等产生的活性氧（Asada，1992；Drazkiewiczm et al.，
2003；Pukacka & Ratajczak，2006）。
GDP–D–甘露糖焦磷酸化酶作为 AsA 合成途径中的关键酶，对提高植物体内 AsA 含量起着非
常重要的作用。Zou 等（2006）克隆了番茄 GDP–D–甘露糖焦磷酸化酶基因，并将其定位在第 3
染色体上的 D 区段，该基因在根、茎、叶、花、果实中都有表达。Badejo 等（2007）发现金虎尾
GDP–D–甘露糖焦磷酸化酶基因（GMPase）在 mRNA 水平上的表达与 AsA 变化一致，表现出比
模式植物拟南芥更高的相关性，提高 GMPase 的表达水平可以增加樱桃果实成熟过程中 AsA 含量。
Conklin 等（1999）的研究表明转反义 GMPase 基因的拟南芥 AsA 含量为对照的 30% ~ 40%。Keller
等（1999）获得了转反义 GMPase 基因的马铃薯，发现转基因植株 AsA 含量比对照下降且有早衰现
象。缺失 GMPase 基因的拟南芥突变体 vtc1 叶片抗坏血酸含量比野生型低 30%（Huang et al.，2005）。
GMPase 基因突变的拟南芥 vtc1-1 与野生型相比根生长受到抑制（Carina et al.，2009）。本试验研究
了 GDP–D–甘露糖焦磷酸化酶基因的超表达对番茄抗坏血酸含量和代谢关键酶活性以及番茄抵御
低温能力的影响，以期为创造抗坏血酸含量高、抵御低温能力强的种质材料奠定一定的基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于 2007—2010 年在山东农业大学进行。番茄（Solanum esculentum L.）品种为‘S 以 12 粉’，
为纯合系，由青岛农业科学院蔬菜花卉研究所惠赠。番茄叶片的 GMPase 基因和 GMPase 正义表达
载体 PBI-GMPase 由本实验室克隆构建，GMPase 基因序列在 GenBank 的注册号为 DQ449030（王
华森，2007）。农杆菌菌株为 LBA4404。所用培养基：MSⅠ[MS + 2.0 mg · L-1 ZT（玉米素）+ 0.3 mg · L-1
IAA（吲哚乙酸）]；MSⅡ[MSⅠ+ 500 mg · L-1 Cb（羧苄青霉素）]；MSⅢ[MSⅡ+ 500 mg · L-1 Kan
（卡那霉素）]；MSⅣ（1/2MS + 0.15 mg · L-1 IAA + 60 mg · L-1 Kan + 500 mg · L-1 Cb）。PCR 上游引
物 35S：5′-GACGCACAATCCCACTATCC-3′；下游引物GMP：5′-GAAGAAGAGGAGAACTGGAAAC-3′。

图 1 正义表达载体 PBI-GMPase 示意图
Fig. 1 Construction of GMPase gene expression vector PBI-GMPase
1.2 转基因番茄的遗传转化
将番茄种子在蒸馏水中浸泡 6 ~ 8 h，然后在超净工作台上用 70%乙醇消毒 1 min，无菌水冲洗
2 ~ 3 次后，4%NaClO 溶液消毒 15 min，再用无菌水冲洗 4 次，接种在 1/2MS 培养基上，25 ~ 28 ℃
培养 7 ~ 10 d（光强 50 ~ 60 μmol · m-2 · s-1，16 h · d-1）。等到子叶展开 120° ~ 180°时进行转化试验。
将含PBI-GMPase的农杆菌LBA4404单菌落接种到含 100 mg · L-1 Cb和 50 mg · L-1 Kan的 20 mL
液体 LB 培养基中，28 ℃恒温摇床振荡培养 32 h 至对数生长期，按 1︰10 加到 LB 液态培养基上再
694 园 艺 学 报 38 卷
摇 2 ~ 3 h，至对数生长期，取液体 MS 培养基将其稀释 5 倍后用于侵染。
将事先培养好的番茄子叶叶尖和基端切去，切成 0.5 cm × 0.5 cm 小块，子叶正面朝下放置在
MSⅠ培养基上，28 ℃暗处预培养 2 d。将预培养的外植体浸入用 MS 液体培养基稀释的根癌农杆菌
悬浮液中，15 ~ 20 min 后用无菌滤纸吸去外植体表面多余的菌液，转回到 MSⅠ上暗培养 3 d。之后
转移到 MSⅡ培养基上，光照（光强 50 ~ 60 μmol · m-2 · s-1，16 h · d-1）培养 3 d 后，转移至筛选培养
基 MSⅢ上筛选抗性芽。30 ~ 40 d，当转化的抗性芽长至 1.5 ~ 2.0 cm 时，将芽切下放入 MSⅣ培养
基中诱导生根。35 d 左右将植株直接移入装有草炭和蛭石的营养钵中，遮荫保湿炼苗 3 ~ 5 d，然后
移至温室常规条件下生长，自花授粉，等种子成熟后收获果实，保存种子。
1.3 转基因番茄的 PCR 鉴定
转基因植株 3 ~ 4 片真叶时，用 CTAB 法提取基因组 DNA，以 PBI-GMPase 载体的质粒为阳性
对照，以非转基因植株为阴性对照，用 35S 及 GMP 为引物进行 PCR 检测。PCR 反应体系为 25 μL，
包括 2 μL 质粒或者基因组 DNA，2.5 μL 2 mmol · L-1 PCR buffer，1.8 mmol · L-1 MgCl2，2 mmol · L-1
dNTPs 混合物，以及 35S 和 GMP 引物各 2 μL，0.1 μL Taq 聚合酶，加灭菌水补齐到终体积。PCR
反应条件如下：94 ℃变性 5 min；然后进行 34 个如下循环：94 ℃变性 50 s，52 ℃退火 50 s，72 ℃
延伸 90 s；最后 72 ℃延伸 10 min。取 PCR 产物 10 μL，进行 1%琼脂糖凝胶电泳检测。
1.4 转基因番茄的 Western blot 检测
取 PCR 检测呈阳性的转基因再生植株进行 Western blot 鉴定（Stewart et al.，2005）。
根据 GMPase 基因的编码区序列设计引物，5′端引物 5′-GATGAAGGCACTTATCCTTG-3′，3′端
引物 5′-GACCATTCACATGATTACG-3′。然后将 PCR 产物及原核表达载体 pET30a 进行 BamHⅠ+
HindⅢ双酶切。连接酶切产物，转化大肠杆菌 DH5α，酶切鉴定并筛选阳性克隆 pET-GMP。将
pET-GMP 质粒转入大肠杆菌 BL21 中，表达融合蛋白，利用 10%聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）
分离蛋白质，将强诱导带切下溶于 PBS 获得抗原，免疫小白鼠获得抗体，其抗血清效价为 1︰500。
用缓冲液[100 mmol · L-1 Tris-HCl（pH 8.0），0.1 mmol · L-1 EDTA-Na2，1% PVP，10 mmol · L-1
β-ME，0.2 mol · L-1 蔗糖]研磨旺盛生长的植物叶片，提取植物总蛋白。蛋白提取液中加入 2 × SDS
上样缓冲液，沸水浴 5 min，10 000 r · min-1 离心 30 s 后准备上样。用半干式转膜（PVDF 膜）法制
备印迹膜，将干燥的印迹膜在甲醇中振摇湿润 5 min，再放入封闭液中振摇 1 h，后放入一抗溶液振
摇 1 h。PBS 溶液漂洗 10 min，重复 2 次，再将印迹膜放入二抗溶液振摇 1 h，再用 PBS 漂洗 10 min。
将印迹膜放入洁净容器中，加入足量显色液完全覆盖膜表面，保温 10 min。用 mill-Q 水漂洗印
迹膜，以终止反应。100%甲醇浸泡 10 s，从甲醇中取出放在滤纸上，直至干燥。观察结果并拍照。
1.5 转基因番茄苗期的低温处理
将转基因番茄 T1 代种子和野生型番茄种子同期播于 13 cm × 14 cm 的营养钵中，待 3 ~ 4 片真叶
时利用 PCR 检测 T1 代转基因番茄。选取 PCR 结果呈阳性的两个植株标记为 T1 和 T2，野生型番茄
标记为 WT。待 7 ~ 8 片真叶时移入光照强度 200 μmol · m-2 · s-1、光照时间 14 h 的光照培养箱中于
25/15 ℃预处理 1 d 后，分别进行两种温度处理。（1）以 25/15 ℃为对照；（2）以 8/5 ℃为低温胁迫，
处理 5 d 后在 25/15 ℃下恢复 3 d。于处理 0、1、3、5 d 及恢复 3 d 后分别采取相同节位的功能叶测
定各项指标，每个处理 3 次重复，液氮冷冻，–80 ℃低温冰箱保存。
1.6 AsA、DHA、MDA 含量及代谢相关酶活性测定
GMPase 活性测定参照 Keller 等（1999）的方法。称取叶片 0.5 g 冻于液氮中，冷冻样品在 4 mL
4 期 李超汉等：GMPase 超表达对番茄植株抗坏血酸含量及耐冷性相关生理指标的影响 695

提取缓冲液[100 mmol · L-1 Tris-HCl（pH 7.6），1% PVP，5 mmol · L-1 DTT，1 mmol · L-1 EDTA]中研
磨至匀浆。组织匀浆在 4 ℃下 12 000 × g 离心 10 min。取 100 μL 酶液与 2.9 mL 反应液混合[50
mmol · L-1 三乙胺–HCl（pH 7.0），0.1 mmol · L-1 EDTA，2.5 mmol · L-1 MgCl2 和 0.1% BSA，0.5
mmol · L-1 NADP+（Roche），1 mmol · L-1 β–巯基乙醇，1 mmol · L-1 葡萄糖，1 mmol · L-1 ADP，1
mmol · L-1 焦磷酸钠， 0.5 U · mL-1 二磷酸核苷激酶（Sigma），1 U · mL-1 已糖激酶（Sigma）和 2 U · mL-1
6–P–葡萄糖脱氢酶（Roche）]。记录 340 nm 的吸光度值的变化。
参照 Takahama（1993）的方法测定 AsA 和 DHA 含量并作适当改进。0.5 g 叶片在 5%的偏磷酸
中研磨成匀浆，于 4 ℃下 12 000 × g 离心 10 min，收集上清液。吸取 100 μL 上清液与 2.9 mL 100
mmol · L-1 磷酸钾缓冲液（pH 6.8）中，当加入 1 U 的 AAO（EC 1.10.3.3.，from Cucurbita sp.）后记
录 265 nm 下的吸光值变化。测定 DHA 时，吸取 100 μL 提取液加至 2.0 mL 100 mmol · L-1 磷酸钾缓
冲液（pH 6.8）中，当加入 2 mmol · L-1 DTT 后开始记录 265 nm 下的吸光值变化。同时，用己知浓
度的 AsA 和 DHA（Sigma）溶液用相同的方法作标准曲线以计算样品中 AsA 和 DHA 含量。
DHAR 活性测定参照 Chen 等（2003）的方法。AAO 活性的测定参照 Stasolla 和 Yeung（2001）
的方法。MDA 含量测定参照赵世杰等（1994）的方法。
2 结果与分析
2.1 番茄的遗传转化及鉴定
2.1.1 番茄的遗传转化及 PCR检测
用农杆菌介导叶盘法转化番茄‘S 以 12 粉’，对得到的 6 株抗性植株进行 PCR 检测，有 3 株扩
增出与阳性对照同样大小的片段，而未转化植株则无特异性扩增条带，初步显示 GMPase 基因已转
入 3 株番茄植株基因组（图 2，A）。
2.1.2 再生番茄植株Western blot检测
将 PCR 检测呈阳性的幼苗移至田间栽培，幼苗 7 叶时再经 Western blot 鉴定（图 2，B）。野生
型番茄和 T0-1、T0-2 两株转基因番茄均出现大小为 43 kD 的蛋白质杂交带，且 T0-1、T0-2 的杂交带
比野生型明显，而 T0-3 出现颜色很浅的蛋白质杂交条带（图 2 中未显示），表明 GMPase 基因已转
入 2 株番茄中，且在蛋白水平上得到表达。
T0-1、T0-2 和野生型番茄植株自交结实，后代分别为 T1、T2 和 WT 株系，用于低温胁迫试验。

图 2 T0 代转基因番茄的 PCR 检测（A）和 Western blot 检测（B）
M：分子量标记；WT：野生型番茄；T0-1、T0-2 和 T0-3：转基因植株；P：阳性对照（质粒）。
Fig. 2 PCR identification（A）and Western blot（B）of T0 transgenic tomato plants
M：DNA marker；T0-1，T0-2 and T0-3：Transgenic tomato；WT：Non-transgenic tomato；
P：PBI121-GMPase plasmid as positive control.
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2.2 低温胁迫下番茄叶片中 GMPase 活性的变化
如图 3，A 所示，在正常生长条件下，转基因番茄 T1 株系功能叶中 GMPase 活性比野生型（WT）
植株增加了 106.6%，T2 株系比 WT 增加了 166.7%。低温处理 1 d 时，转基因和 WT 植株的 GMPase
活性与正常条件下相比变化不大。随着低温处理的进行，GMPase 活性逐渐下降，在处理 5 d 时，
T1 和 T2 株系仍比 WT 分别高出了 21.4%和 45.7%。在恢复 3 d 后，转基因和 WT 番茄的 GMPase
活性各有上升，但仍然低于处理前水平，T1 和 T2 株系仍比 WT 分别高出了 10.5%和 39.8%。

图 3 低温胁迫对转基因番茄和野生型番茄功能叶中 GMPase 活性和 AsA、DHA 和 AsA + DHA 含量的影响
Fig. 3 Effects of low-temperature stress on GMPase activity，AsA，DHA and AsA + DHA contents of tomato leaves
2.3 低温胁迫下番茄叶片中 AsA、DHA 和 AsA + DHA 含量的变化
如图 3，B 所示，在正常生长条件下，T1 与 T2 株系功能叶中 AsA 含量比 WT 分别高出了 19.8%
和 24.2%。随着低温胁迫的进行，AsA 含量先升高后降低。处理 1 d 后，WT、T1 和 T2 的 AsA 分
别比处理前高了 20.4%、24.6%和 28.6% ，其中 T1 和 T2 分别比 WT 高了 24%和 32.5%。处理 5 d
后，WT、T1 和 T2 分别比处理前低了 16.8%、11.8%和 6.5%，但是 T1 和 T2 仍分别比 WT 高了 25.1%
和 36.3%。恢复 3 d 后，WT、T1 和 T2 的 AsA 含量又升高到处理前的水平。
如图 3，C 所示，在正常生长条件下，T1 与 T2 株系功能叶中 DHA 含量比 WT 分别高了 32.8%
和 56.3%。随着低温处理的进行，DHA 含量先升高后降低。处理 1 d 后，WT、T1 和 T2 的 DHA 分
别比处理前高了 32.7%、21.8%和 9.2%，其中 T1 和 T2 分别比 WT 高了 21.8%和 28.8%。处理 5 d
后，DHA 含量降到最低，WT、T1 和 T2 分别比处理前低了 38.2%、37.8%和 51.2%，但是 T1 和 T2
仍旧分别比野生型高了 33.6%和 23.7%。恢复 3 d 后，WT、T1 和 T2 的 DHA 含量比处理 5 d 时分别
高了 23.2%、15.6%和 14.7%，但仍低于处理前的水平，其中 T1 和 T2 分别比 WT 高了 25.4%和 19.2%。
如图 3，D 所示，GMPase 超表达之后，在正常生长条件下，T1 与 T2 株系的 AsA + DHA 含量
比 WT 分别高了 25%和 37.2%，显著增加（P < 0.05）。AsA + DHA 的含量随着低温胁迫的进行呈现
出先升高后降低趋势。低温处理 1 d 后，WT、T1 和 T2 的 AsA + DHA 比处理前高了 25.3%、23.4%
和 19.6%，其中 T1 和 T2 分别比 WT 高了 23.1%和 31%。处理 5 d 后，WT、T1 和 T2 的 DHA 比处
4 期 李超汉等：GMPase 超表达对番茄植株抗坏血酸含量及耐冷性相关生理指标的影响 697

理前低了 23.9%、22.2%和 26.7%，其中 T1 和 T2 分别比 WT 高了 27.9%和 32.2%。恢复 3 d 后，WT、
T1 和 T2 的 DHA 含量逐渐升高，但仍低于处理前的水平，其中 T1 和 T2 分别比 WT 高了 17.7%和
20.6%。
2.4 低温胁迫下番茄叶片中 MDA 含量的变化
如图 4 所示，在正常条件下，T1 与 T2 株
系叶片中 MDA 含量与 WT 差异不显著。随着
低温胁迫的进行，MDA 含量逐渐升高。在胁
迫 5 d 后，WT 和 T1 与 T2 分别比处理前高了
64.1%、49.4%和 44.6%，且 T1 与 T2 分别比
WT 低 14.9%和 17.2%（P < 0.05）。恢复 3 d 后，
各株系的 MDA 含量降低，但 WT 和 T1 与 T2
分别比处理前高了 28.1%、26.3%和 17.2%，其
中 T1 和 T2 仍显著低于 WT。
2.5 低温胁迫下番茄叶片中 AAO 活性的变化
如图 5，A 所示，在正常条件下，T1 与 T2
株系叶片中 AAO 活性与 WT 无显著差异。随着低温胁迫的进行，AAO 活性呈现升高的趋势。在低
温处理 3 d 后，AAO 活性达到最高，WT、T1 和 T2 分别比处理前高了 262%、310%和 295%，其中
T1 和 T2 分别比 WT 高了 16.2%和 29.5%。处理 5 d 后，AAO 活性下降，但 WT、T1 和 T2 仍比处
理前分别高了 91%、74%和 95%。恢复 3 d 后，各株系 AAO 活性均比处理 5 d 时提高了 30%左右，
其中 T1、T2 比 WT 高了 8.1%和 8.9%。
2.6 低温胁迫下番茄叶片中 DHAR 活性的变化
如图 5，B 所示，在正常条件下，GMPase 的超表达对 DHAR 的活性没有显著的影响。随着低
温处理的进行，各株系的 DHAR 活性均呈先升高后降低（3 d 时达到最高）的变化，处理 3 d 时，
WT、T1和T2分别比处理前高了 89.4%、107%和 97.3%，其中T1和T2分别比WT高了 9.7%和 10.9%。
处理 5 d 时 T1 和 T2 分别比 WT 高 112%和 82.7%（P < 0.05）。恢复 3 d 后比处理 5 d 时均升高，且
T1 和 T2 比 WT 分别高了 53.9%和 43.9%。

图 5 低温胁迫对转基因番茄和野生型番茄叶片 AAO 和 DHAR 活性的影响
Fig. 5 Effects of low-temperature stress on the AAO and DHAR activities of tomato leaves
图 4 低温胁迫对转基因番茄和野生型番茄叶片 MDA 含量的影响
Fig. 4 Effects of low-temperature stress on the MDA
content of tomato leaves
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3 讨论
抗坏血酸是植物内重要的抗氧化剂以及许多细胞代谢相关酶的辅因子，能够抵御氧化胁迫，参
与细胞膨大和分裂，调节生长发育，延缓衰老（Smirnoff，1996；Noctor & Foyer，1998；Smirnoff &
Wheeler，2000）。Wheeler 等（1998）提出 GMPase 是 AsA 生物合成的 L–半乳糖途径的第一个关
键酶，催化 D–甘露糖–1–磷酸生成 GDP–D–甘露糖作为 AsA 合成的前体。Badejo 等（2008）
研究发现转金虎尾 GMPase 基因的烟草相比野生型，AsA 含量提高了 2 倍；而转反义 GMPase 的拟
南芥 AsA 含量为对照的 30% ~ 40%（Conklin et al.，1999）。在本研究中，利用农杆菌介导转化番茄
叶盘得到了两株 GMPase 超表达的番茄植株，并通过自交结实得到转基因番茄的两个株系。在正常
生长条件下，转基因番茄的 GMPase 活性始终显著高于野生型番茄，且 AsA 及 AsA 氧化产物 DHA
含量增加。
AsA 可以直接清除植物体内因氧代谢、光合作用及环境胁迫等产生的活性氧，如单线态氧、超
氧阴离子及羟基自由基等（Padh，1990）。其次，AsA 能维持另一重要抗氧化剂维生素 E 的还原态
（Liebler et al.，1986），并通过抗坏血酸—谷胱甘肽循环清除 H2O2（Asada，1992）。AsA 还可能在
植物逆境反应中起着信号分子的作用（Karpinski et al.，1997）。植物抵御逆境胁迫的能力和抗氧化
系统的活性密切相关。在遭遇逆境胁迫时，植株可通过调节以 AsA 为核心的活性氧清除系统，减轻
伤害（Smirnoff & Colville，2008）。本研究中，在进行低温处理时，转基因植株与野生型植株相比，
GMPase 的超表达使 GMPase 活性有不同程度的提高，使其 AsA 及 DHA 含量均高于野生型植株，
且膜脂过氧化产物 MDA 含量低于野生型植株，Aria 等（2009）和谢清居等（2009）研究表明，施
用外源 AsA 可降低逆境下植株中 MDA 的积累，本研究中转基因植株中 MDA 含量的降低可能与
GMPase 基因的超量表达增加内源 AsA 含量有密切关系。
AAO 作为 AsA-GSH 循环中的活性氧清除剂，在还原分子态氧的同时把 AsA 氧化成为 MDHA
（Wheeler et al.，1998），一部分 MDHA 被 MDHAR 还原为 AsA，另一部分非酶歧化为 DHA，DHA
则被 DHAR 以 GSH 为电子供体还原为 AsA（Wheeler et al.，1998；Shigeoka et al.，2002）。本研究
中转基因株系 AAO 活性在不同的处理阶段均未低于野生型对照，因此，转基因株系中 AsA 的积累
量可能并未受 AAO 分解方向的调节，并且 Pignocchi 等（2003）利用转基因技术研究发现 AAO 活
性的改变对整个烟草叶片抗坏血酸库的大小几乎没有影响。本研究中，低温胁迫后期及恢复阶段，
转基因植株的 DHAR 活性显著高于野生型对照，较高的 DHAR 活性可能对 AsA 的循环再生起了促
进作用，加速了还原型抗坏血酸的生成，对维持番茄植株中 AsA/DHA 的较高比例发挥重要作用。
番茄植株在低温胁迫下 DHAR 活性的高低在一定程度上体现了 AsA-GSH 循环对抵御高温能力的强
弱（马春花 等，2006；Ma et al.，2008）。
外源基因在转化植株中的稳定遗传和表达是利用基因工程高效快速培育新品种的关键。一般来
说，整合到植物基因组中的外源基因就同常规杂交育种实现目标性状基因的转移一样，能稳定地通
过有性繁殖过程遗传给后代并能进行稳定的表达（Fearing et al.，1997；Webb et al.，1999）。然而，
外源基因在转化植株中的遗传规律主要是由其插入的拷贝数以及插入位点来决定的，插入又分为单
位点插入和多位点插入。外源基因作为单拷贝插入一条染色体时，其一般作为显性基因遗传给后代，
并遵循孟德尔遗传分离规律（Bavage et al.，2002；Pacurar et al.，2007）。但是多拷贝的外源基因会
插入不同的染色体或者同一条染色体的不同部位，因而使转化植物的遗传更加复杂和多样化
（Bhomkar et al.，2008）。由于受到拷贝数、位置效应以及甲基化等各种因素的影响，外源基因也会
在转基因植物当代以及后代中受到抑制，表现为外源基因沉默（Stempak et al.，2005）。此外，采用
4 期 李超汉等：GMPase 超表达对番茄植株抗坏血酸含量及耐冷性相关生理指标的影响 699

不同的转化方法也会使转基因植株表现不同的遗传性（Siragusa et al.，2007）。对于用农杆菌介导来
转化番茄来说，Ti 质粒一般会在受体染色体组中呈特异的交换重组，整合的位置较固定，拷贝数也
较少，因此遗传传递较稳定。在本研究中，有关转基因番茄植株的遗传稳定性还有待进一步研究。

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