全 文 ：园 艺 学 报 ， （增刊）： 2011 38 2459 http: // www. ahs. ac. cn
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小金海棠MxIRO2 基因的克隆及功能研究
殷丽丽，王 忆，张新忠，韩振海*
（中国农业大学园艺植物研究所，北京 100193）
中国北方碱性土壤所导致的缺铁问题对苹果生产影响较大。本研究中从分子生物学角度，以铁
高效基因型苹果砧木小金海棠（Malus xiaojinensis）为材料，研究其在应对缺铁胁迫时植株体内关
键转录因子的变化，初步阐明该转录因子在小金海棠抗缺铁胁迫过程中的作用，并最终为深入探讨
木本植物抗缺铁胁迫的机理及完善小金海棠抗缺铁胁迫的分子机制框架奠定基础。
以铁高效苹果基因型小金海棠为试验材料，通过苹果基因组信息同源搜索，以小金海棠缺铁根
部 cDNA 为模板，克隆得到与缺铁胁迫相关的转录因子基因 MxIRO2；并将其构建到瞬时表达载体
中，通过轰击洋葱表皮细胞探究其亚细胞定位情况；分别提取小金海棠缺铁 12 h、1 d、3 d、6 d和
9 d根部和叶部的 RNA并反转录成 cDNA，利用实时荧光定量 PCR获得 MxIRO2基因的时空表达特
性；将 MxIRO2构建到原核表达载体 pET-30a上，利用原核表达体系将该转录因子蛋白进行纯化，
并通过凝胶阻滞试验寻找其可能结合的顺式作用元件。
利用苹果基因组信息同源搜索，在小金海棠中克隆到了与 OsIRO2基因及 AtbHLH38和 AtbHLH39
同源的序列，命名为 MxIRO2基因，其开放阅读框（ORF）为 762 bp，编码 253个氨基酸，相对分
子量为 35.82，等电点为 6.44。轰击洋葱表皮后在荧光显微镜下观察 MxIRO2 转录因子定位在洋葱
表皮细胞的细胞核。qPCR结果显示 MxIRO2在根部随缺铁胁迫时间的延长表达量加强，在缺铁 6 d
时表达量达到最高，随后表达量下降；在叶中缺铁 1 d时表达量达到最大，随后在 3 d时表达量下
降，到缺铁 6 d时表达量又上升，推测 MxIRO2在叶中缺铁 1 d时幼叶感受到缺铁，MxIRO2的表达
量升高，随后植物体内贮存的铁释放出来转运到幼叶中，因此缺铁 3 d时 MxIRO2的表达下降，当
贮存的铁都转运到幼叶中但仍不能供应植物对铁的需求时，MxIRO2的表达量又升高，因此到缺铁 6
d 时叶中 MxIRO2 的表达量又上升；从 qPCR 的结果可以推测 MxIRO2 在小金海棠抗缺铁胁迫过程
中可能起到一定的作用。
MxIRT1是一个重要的铁转运蛋白基因，为了在研究MxIRO2可能结合的顺式作用元件，通过原
核表达体系将该转录因子蛋白进行纯化，利用体外凝胶阻滞试验证明了MxIRO2可以与MxIRT1基因
启动子上的一段序列GCAAAGCCGTCACGTGAAAGAAC结合，而突变了的序列（将下划线部分中
的C和G突变为T）则无法与MxIRO2 结合，初步证明了MxIRO2 可能调控抗缺铁胁迫过程中一些基
因的表达。

关键词：小金海棠；MxIRO2；缺铁胁迫；原核表达；凝胶阻滞
中图分类号：S 661.1 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）S-2459-01

收稿日期：2011–08–23
基金项目：国家自然科学基金项目（30971982）
* 通信作者（E-mail：rschan@cau.edu.cn；Tel：010-62732467）