全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（增刊）：2550 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com

收稿日期：2011–08–18
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2009CB119000）
* 通信作者（E-mail：yaguo@cau.edu.cn；Tel：010-62734845）
青花菜纤维素合成酶基因（BoiCesA）的克隆及
功能验证
王 颖，赵 冰，郭仰东*
（中国农业大学蔬菜学系，北京 100193）
蔬菜中含有丰富的纤维素，是人们日常饮食中膳食纤维的主要来源。调控蔬菜作物中纤维素含
量是兼顾营养与口感品质的关键。本研究旨在克隆青花菜中纤维素合成酶基因并进行基因功能验证，
为深入研究青花菜中纤维素的生物合成，及纤维素缺失—多糖代谢等反馈与补偿的生理适应机制的
研究提供理论基础。
借鉴亲缘关系相近的模式植物拟南芥作为契机设计引物通过 RT-PCR 方法克隆青花菜纤维素合
成酶基因的大部分编码序列，同时分析基因及推测蛋白的结构，并且在该序列上选择特异性较高的
区域构建 RNAi载体，以期验证该片段所在基因的功能。
利用分离的植物纤维素合成酶基因的 Cellulose_synt结构域为检索序列，从 NCBI和其它数据库
中调取已完成测序的物种的纤维素合成酶的氨基酸序列，共涉及 10个物种的 171个基因，基于以上
氨基酸序列，应用MEGA4.0生成系统进化树。结果表明 CesA基因和 Csl基因的分化可能在单子叶
和真双子叶植物分化之前，单子叶和真双子叶植物的最近共同祖先中至少存在 7 个 CesA 基因，综
合已知的模式植物 CesA基因的功能（初生壁或次生壁形成特异性），可为推测其它物种该基因的功
能提供帮助。
根据已知的拟南芥纤维素合成酶基因保守序列设计特异引物，通过 RT-PCR 从青花菜叶片中克
隆出纤维素合成酶 CesA基因片段。该 cDNA片段长度为 2 575 bp，推断的氨基酸序列编码产物为
858 个氨基酸残基，其中包含高度保守的纤维素合成酶催化活性结构域的 3 个天冬氨酸残基和
QxxRW区。
选择该序列中 268 bp的特异片段经 BamHⅠ/SpeⅠ，AscⅠ/SwaⅠ酶切连接至载体 pFGC1008，
构建重组的 RNAi 载体 pFGCCesA，并经农杆菌介导法转化青花菜。获得的转化株的形态表征为植
株明显变矮，叶片远轴面紧邻维管组织出现肿胀，表皮细胞变形气孔开度异常，透射电镜观察到叶
绿体结构变化为梭形且淀粉粒降解，出现较多的嗜锇体。测定了 10个转基因植株及非转化对照叶片
的纤维素和果胶含量，转化株的纤维素合成下调了 40.4%，果胶含量也减少了 19.6%。半定量 RT-PCR
分析证实了 RNAi诱导元件的表达抑制了内源 CesA基因的表达。说明了导入 CesA基因的特异片段
形成的发卡结构影响了内源靶基因的表达，证实了该基因片段与纤维素合成相关。

关键词：青花菜；纤维素合成酶；RNAi；转化
中图分类号：S 635 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）S-2550-01