全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(5): 725732 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究国家自然科学基金项目(31171588), 重庆市自然科学基金项目(cstc2012jjA80010)和重庆市教委科学技术研究项目(KJ1400511)
资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张涛, E-mail: zht2188@126.com
第一作者联系方式: E-mail: hzxm0316@163.com
Received(收稿日期): 2014-09-22; Accepted(接受日期): 2015-02-06; Published online(网络出版日期): 2015-03-13.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150313.1446.001.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.00725
甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析
郑小敏 郭 楠 高天姝 龚慧明 张 涛*
重庆师范大学生命科学学院 / 重庆市植物环境适应分子生物学重点实验室, 重庆 401331
摘 要: 植物防御素具有广谱抗菌活性, 不仅具有抗真菌、抗细菌、蛋白酶抑制和昆虫淀粉酶抑制等活性, 而且参与
调节植物的生长和发育。本研究根据白菜防御素基因序列设计引物, 从甘蓝型油菜中克隆获得 5 个防御素基因, 其
cDNA全长 325~461 bp, 含有 177~243 bp开放阅读框, 编码 58~80个氨基酸, 含有 8个保守 Cys残基, 具备 Knot1功
能域。系统进化分析表明, BnPDF2.1、BnPDF2.3、BnPDF2.5与拟南芥 PDF2亲缘关系较近, 可能具有蛋白酶抑制活
性。荧光定量分析表明, 防御素基因具有组织表达特异性, 在花蕾和叶中表达量较高, 角果中次之; 经 1 mmol L–1 水
杨酸处理开花期油菜 2 h后, 防御素基因在茎、花蕾、角果中的表达量均有不同程度的上调, 但在叶中表达有所下调,
在根中表达无明显变化。
关键词: 甘蓝型油菜; 防御素; 基因克隆; 表达分析; 水杨酸
Cloning and Expression Analysis of Defensin Genes from Brassica napus
ZHENG Xiao-Min, GUO Nan, GAO Tian-Shu, GONG Hui-Ming, and ZHANG Tao*
College of Life Sciences / Chongqing Key Laboratory of Plant Molecular Biology Adaptation to the Environment, Chongqing Normal University,
Chongqing 401331, China
Abstract: Plant defensins show a broad spectrum of antimicrobial activity, which not merely have antifungal activity, antibacterial
activity, proteinase inhibitory activity and insect amylase inhibitory activity, but play roles in regulating plant growth and deve-
lopment as well. According to the sequences of B. rapa defensin genes, specific primers were designed to clone five B. napus
defensin genes. The lengths of cDNA sequence were between 325 and 461 bp, with 177 to 243 bp of open reading frames (ORFs),
encoding polypeptides of 58 to 80 amino acid residues. The amino acid sequences of plant defensins showed a big difference, but
the six to eight conservative cysteine residues contained were stable. All the five cloned B. napus defensin genes contained a con-
servative Knot1 function domain. Phylogenetic analysis showed that BnPDF2.1, BnPDF2.3, BnPDF2.5 and Arabidopsis thaliana
PDF2 were clustered into a group, which indicates they may have a protease inhibitory activity. RTFQ PCR analysis indicated that
B. napus defensin genes were expressed in various organs, but the levels of expression were obviously different. The higher ex-
pression appeared in the bud and leaf, following silique. During the flowering stage, 1 mmol L–1 SA was used to treat B. napus for
2 hours, which caused the expression levels of defensin genes to be increased in varying degrees in the stem, bud, and silique, but
decreased in the leaf, and even no remarked change in the root.
Keywords: Brassica napus; Plant defensin; Gene cloning; Expression analysis; Salicylic acid
植物防御素是一类分子量小(5 kD)、呈碱性、富
含半胱氨酸的短肽, 在微摩尔浓度下就能表现出广
谱抗菌活性[1]。植物防御素的抗微生物活性主要表
现在抗真菌上, 而对一些革兰氏阳性菌也存在抑制
作用, 不过其抑制作用较对真菌偏弱, 这些特性使
植物防御素成为蛋白质工程和植物抗病虫害基因工
程的优良候选材料[2]。植物防御素还能与其他抗菌
化合物共同作用, 有助于增强植株抗性, 最终使植
株获得对非生物胁迫的适应[3-4], 除此之外, 植物防
御素 PsD1可与细胞周期蛋白结合, 这一发现开辟了
人类肿瘤治疗的新思路[5-7]。植物防御素以其广泛的
抗菌谱和高效性的特点, 有望成为一种新型抗菌药
726 作 物 学 报 第 41卷


和抗肿瘤药物, 对农业生产和人类健康带来深远影
响。研究发现, 拟南芥防御素基因的表达具有组织
特异性, 有些防御素基因的表达受到感染菌的影响
而上调或下调, 而另外一些基因的表达不受感染菌
的诱导 [8-9]。水杨酸(SA)是一种简单的酚类化合物 ,
越来越多的研究表明, SA是能够激活植物过敏反应
和系统获得性抗性的重要内源信号分子, 可影响许
多生理生化过程, 如促进开花、抑制气孔关闭、离
子吸收及植物防卫反应等, 然而, 目前关于 SA诱导
植物防御素相关基因表达方面的报道还比较少[10]。
2001年从甘蓝(Brassica oleracea)中克隆到 1个防御
素基因(AJ311046); 2004年, 首次报道从油菜中克隆
到防御素基因 PDF1.2, 经油菜黑胫病病原接种后
PDF1.2 表达量增加了 3 倍以上[11]; 2008 年从白菜
(Brasica rapa)中克隆出防御素基因 BcAF, 被霜霉菌
(Peronospora parasitica)侵染 12 h后, BcAF在白菜叶
中的表达量升高到最大值[12]。
本研究利用白菜基因组数据库中白菜防御素基
因为参比序列, 同源克隆了 5个甘蓝型油菜防御素
基因, 经 PCR 扩增和测序验证后对其序列进行了生
物信息学分析, 利用荧光定量 PCR 技术分析了防御
素基因的表达模式, 以及外源细胞信号分子 SA 对
其表达的影响, 以期为进一步鉴定防御素基因的生
物学功能和表达调控机制提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料及处理
2013 年 11 月, 将本课题组保存的甘蓝型油菜
09B 播种于重庆师范大学生命科学学院实验基地。
植株长至蕾苔期时, 使用 5 mL不同浓度的 SA (0.1、
0.5、1.0和 2.0 mmol L–1)喷施花蕾, 2 h后, 取花蕾于
液氮中速冻, –80℃保存备用。在开花期, 当植株长
出幼嫩角果(约 4 cm)时, 利用 800 mL SA (1.0 mmol
L–1)喷施植株, 并浇根部, 2 h 后分别取植株的根、
茎、叶、花蕾、角果于液氮中速冻, –80℃保存备用。
以未经处理的植物材料作为对照。
1.2 总 DNA、RNA的提取纯化和 cDNA的制备
使用植物基因组 DNA快速抽提试剂盒(Sangon)
提取油菜 DNA。使用 RNAiso Plus (TaKaRa)提取油
菜 RNA, 按照 PrimeScript RT Reagent Kit with
gDNA Eraser (TaKaRa)试剂盒操作说明使用 gDNA
Eraser去除基因组DNA后, 逆转录为 cDNA, 于–20℃
冰箱保存备用。
1.3 基因克隆
根据数据库 BRAD (http://brassicadb.org/brad/)
中 白 菜 防 御 素 基 因 (Bra008225、 Bra016501、
Bra017421、Bra026615 和 Bra029208), 利用 Primer
Premier 5.0软件设计特异性引物(表 1), 分别以油菜
DNA 和 cDNA 为模板进行 PCR 扩增。PCR 产物经
1%琼脂糖凝胶电泳后, 将目标片段回收纯化、克隆
和测序。
1.4 生物信息学分析
根据测序结果, 使用 BioEdit软件分析甘蓝型油
菜防御素基因序列, 寻找开放阅读框(ORF), 并将核
苷酸序列翻译成氨基酸序列; 利用 Clustal X软件对
油菜防御素基因的核酸序列及蛋白质序列比对分析;

表 1 PCR引物
Table 1 The primers used for PCR
基因
Gene
引物名称
Primer name
参考基因
Reference gene
引物序列
Primer sequence (5–3)
荧光定量引物序列
Primer sequence for qRT-PCR (5–3)
BnPDF1.2 BnPDF1.2F Bra008225 GATCTCCCGGCACACATAC TTGCTTCCATCATCACCCTCA
BnPDF1.2R ACCACATGGATCCGAACCT GTCCCACTCGGCTTCCTACATA
BnPDF1.4 BnPDF1.4F Bra016501 GATTACCATATAACAAAATTCCATGG CTTTGCCTATCCATCTTCCTCATC
BnPDF1.4R CATGATTCGCAACAGAACAAA GTGAAGCCCGTTCCCATCTC
BnPDF2.1 BnPDF2.1F Bra026615 TGCCTTCCAATCTACCTCTGA GATATTCGTTGCTACAGGGATGG
BnPDF2.1R CACAAGACAATGGACCGATG CGCAGTTATTGTCGCTCACG
BnPDF2.3 BnPDF2.3F Bra017421 GACGCACTTCACAATTGTTCCC ACGCACGAGTGAGTCGAAGAG
BnPDF2.3R TGAGACGAGACGAGACGATG GGAACCCACGGCATTTACCT
BnPDF2.5 BnPDF2.5F Bra029208 TAACCTCAAACCAAAACCAGA ATTGGGATAGAGGGAAGGATGTG
BnPDF2.5R TTATTAGAATCTGGAAGGAAG GAGTACAGTAGCATTTCCGGTGG
β-actin β-actinF AF111812.1 — TGCTGGATTCTGGTGATGGTGTGTC
β-actinR — ATTTCCCGCTCTGCTGTCGTGGTGA

第 5期 郑小敏等: 甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析 727


利用 GSDS软件(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)分析防御
素基因结构 ; 使用 MEME (http://meme.nbcr.net/
meme/)在线分析防御素基因的保守结构功能域; 根
据生物信息学软件 SignalP (http://www.cbs.dtu.dk/
services/S-ignalP/)预测防御素蛋白的信号肽及剪切
位点; 利用TargetP软件(http://www.cbs.dtu.dk/services/
TargetP/)对甘蓝型油菜防御素蛋白进行亚细胞定位
分析; 利用MEGA 4.0软件及 Tamura等的NJ算法[13],
构建系统进化树。
1.5 基因表达分析
根据克隆测序得到的甘蓝型油菜防御素 cDNA
序列, 设计荧光定量 PCR 引物(表1); 使用 SYBR
premix Ex Taq II荧光定量试剂盒(TaKaRa), 以甘蓝
型油菜 β-actin为内参基因, 进行荧光定量 PCR分析,
每组试验 3 个生物学重复, 每个样品 3 次技术重复;
采用 2–ΔΔCt 法统计分析数据, 计算防御素基因在甘
蓝型油菜不同组织部位的相对表达量, 并求出标准
偏差, 利用 Microsoft Excel 绘制出相对表达量的柱
形图。
2 结果与分析
2.1 甘蓝型油菜防御素基因克隆与分析
克隆获得5个防御素基因全长序列 , 将其分别
命名为 BnPDF1.2、BnPDF1.4、BnPDF2.1、BnPDF2.3
和 BnPDF2.5。防御素基因 cDNA全长在325~461 bp
之间, 含177~243 bp开放阅读框, 编码58~80个氨基
酸(表2)。BnPDF2.5丢失内含子结构, 外显子在序列
上的进化保守性高于内含子(图1)。

表 2 油菜防御素基因
Table 2 Plant defensin genes from Brassica napus
基因
Gene
登录号
Accession number
cDNA长度
Length of cDNA (bp)
DNA长度
Length of DNA (bp)
CDS长度
Length of CDS
内含子长度
Length of intron (bp)
氨基酸
Amino acid
BnPDF1.2 KC967200 461 554 243 92 80
BnPDF1.4 KC967204 332 414 237 84 78
BnPDF2.1 KC967207 325 617 234 292 77
BnPDF2.3 KC967205 359 739 234 340 77
BnPDF2.5 KC967208 375 408 177 0 58

图 1 油菜防御素基因结构
Fig. 1 Structure of defensin genes from Brassica napus

甘蓝型油菜与甘蓝(Brassica oleracea)、拟南芥
(Arabidopsis thaliana)、白菜防御素基因编码的氨基
酸序列具有较高的同源性(图 2), 其中由 8个 Cys组
成的稳定结构是其保守结构, 因此单体蛋白能形成 4
个二硫键, 对维持防御素的整体结构起着重要作用,
这种保守的 Cys 在其他物种中也同样存在, 可见这
些结构在种间发挥功能具有统一性, 所以在进化上
被选择延续。不同防御素氨基酸序列在 8 个保守的
Cys以外还存在广泛的序列差异, 对应位点只有 4个
较为保守的氨基酸残基分别是第 29、第 59 位谷氨
酸, 第 38位丝氨酸, 第 64位甘氨酸, 许多其他对应
位点氨基酸残基则是高度相似。
2.2 甘蓝型油菜防御素功能结构域及保守基序
预测
5个甘蓝型油菜防御素基因均含有 1个 Knot1结
构, 除 BnPDF2.5 以外, 其他防御素基因均含有 1 个
跨膜区域。Knot1是植物抗菌肽、植物蛋白酶抑制剂、
淀粉酶抑制剂、昆虫 α-淀粉酶抑制剂、富含半胱氨酸
的抗真菌蛋白, 以及植物 γ-硫堇家族的主要功能域,
主要参与防御应答反应, 意味着植物受到病害侵袭
时, 防御素能够参与到抗逆途径中, 传递防御相关信
号或者直接作用于病害, 从而减轻植物的伤病[14]。
防御素含有 3个保守基序(图 3), motif 3是防御
素的跨膜结构区域, 是防御素发挥正常功能所必须
728 作 物 学 报 第 41卷



图 2 防御素氨基酸序列多重比对
Fig. 2 Multiple alignment of defensin amino acids from species

图 3 甘蓝型油菜防御素保守基序分布
Fig. 3 Distribution of conserved motifs in Brassica napus defensin

的结构, BnPDF1.4和BnPDF2.5在进化过程中, 因为
基因碱基突变或碱基缺失, 丢失了保守的 motif 3,
可能影响着基因的表达和功能。 BnPDF1.2、
BnPDF1.4与 BnPDF2.1、BnPDF2.3、BnPDF2.5分别
具有作为防御素功能区域的 motif2、motif1, 意味着
防御素功能可能产生了分化。
2.3 甘蓝型油菜防御素信号肽预测及亚细胞定
位
4 个甘蓝型油菜防御素具有信号肽结构, 而未检
测到 BnPDF2.5 的信号肽。BnPDF1.2、BnPDF1.4、
BnPDF2.1和 BnPDF2.3蛋白被定位于分泌通路(表 3),
分泌到细胞周质, 因此, 可能是分泌蛋白。当植物受
到危害时 , 防御素基因 BnPDF1.2、BnPDF1.4、
BnPDF2.1 和 BnPDF2.3 编码的蛋白可能在核糖体上
合成后, 通过内质网膜进入内质网内腔, 最终成为分
泌蛋白, 被分泌到细胞外, 存在于细胞间隙, 发挥抗
病作用, 构成植物的第一道免疫屏障。BnPDF2.5 无
信号肽, 不能分泌到细胞外, 属于胞内蛋白, 但含有
保守基序和功能结构域, 说明它可能依然参与防御
反应, 但其防御机制与其他防御素的作用机制不同。

表 3 甘蓝型油菜防御素亚细胞定位
Table 3 Subcellular localization of B. napus defensins
防御素
Defensin
cTP分值
Value of cTP
mTP分值
Value of mTP
SP分值
Value of SP
定位
Location
置信度
Confidence level
氨基酸剪切长度
Length of sheared amino acids
BnPDF1.2 0.100 0.014 0.972 S 1 29
BnPDF1.4 0.034 0.072 0.948 S 1 28
BnPDF2.1 0.018 0.026 0.992 S 1 30
BnPDF2.3 0.108 0.015 0.962 S 1 22
BnPDF2.5 0.284 0.234 0.062 — 4 0
“S”: secretory pathway; “—”: other locations except for cTP, mTP, and SP.
第 5期 郑小敏等: 甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析 729


2.4 甘蓝型油菜防御素系统进化分析
甘蓝型油菜防御素被聚为两大类(图 4), 每一个
大类又分为 2 个亚类, BnPDF1.2、BnPDF1.4 及其对
应的白菜防御素与拟南芥的 PDF1 聚为一类 ,
BnPDF2.1、BnPDF2.3、BnPDF2.5及其对应的白菜防
御素与拟南芥的 PDF2聚为一类, 在拟南芥中, PDF2
的功能被注释为蛋白酶抑制剂[15], 表明 BnPDF2.1、
BnPDF2.3、BnPDF2.5可能也具有蛋白酶抑制活性。

图 4 防御素氨基酸序列的系统进化树
Fig. 4 Phylogentic relationship of defensin amino acid sequences
BnPDF: Brassica napus; AtPDF: Arabidopsis thaliana; ZmPDF: Zea mays; BoPDF: Brassica oleracea; Brassica rapa: Bra017421,
Bra026615, Bra029208, Bra016501, Bra008225.

2.5 甘蓝型油菜防御素基因组织表达差异分析
荧光定量 PCR表明内参基因 β-actin和防御素基
因标准曲线的线性相关系数>0.99, PCR 扩增效率在
0.9~1.2范围内, 熔解曲线峰单一(图 5)。防御素基因
BnPDF1.2、BnPDF1.4、BnPDF2.5 表达量较低, 其
中, BnPDF1.2仅在茎、叶中有微量表达; BnPDF1.4
在茎、花蕾、角果中微量表达; BnPDF2.5只在根中
微量表达 , 在其他组织器官中基本不表达。而
BnPDF2.1、BnPDF2.3 在甘蓝型油菜根、茎、叶、
花蕾、角果中均有表达, 但表达量存在明显差异, 其
中 BnPDF2.3 在花中的表达量最高, BnPDF2.1 在叶
中表达量最高, 在根中表达量低。这说明防御素为
油菜各个组织器官所必需, 以最大程度保护植株抵
御病害; 同时, 不同防御素基因具有组织器官表达
特异性, 在同一组织中表达低的防御素所发挥的功
能可能被表达高的防御素所替代或补充。少量防御
素基因高表达, 不仅能够积极快速应答以抵御病害
侵袭, 还能够使能效利用达到最大化, 有利于植株
正常生长。防御素基因在花蕾、角果中表达量较高,
可能因为花蕾和角果中含有丰富的营养物质, 易受
病害侵袭, 意味着防御素在甘蓝型油菜的开花和种
子发育过程中具有十分重要的作用。
2.6 外源 SA对油菜防御素基因表达的影响
图 6表明, 随着 SA浓度的增大, 油菜防御素基
因 BnPDF2.1、BnPDF2.3 的相对表达量均先上升后
下降, 当 SA的处理浓度为 1 mmol L–1时, BnPDF2.1、

图 5 防御素基因在油菜不同组织器官的表达分析
Fig. 5 Expression analysis of defensin genes in different
organs of B. napus
730 作 物 学 报 第 41卷



图 6 水杨酸对防御素基因在花蕾中表达水平的影响
Fig. 6 Effect of salicylic acid on expression level of defensin genes in Brassica napus buds

BnPDF2.3的相对表达量达到最大值。在一定范围内,
防御素基因的相对表达量随着 SA 处理浓度的增大
而增大, 可能是随着植株受危害程度加大, 防御素
基因表达量提高, 加强了防御信号的传导, 植株表
现出积极防御应答。当 SA浓度大于 1 mmol L–1时,
防御素基因的相对表达量急剧下降, 可能是过高浓
度的 SA 已经威胁到植株正常生长和自身的防御系
统的正常应答。
经 1 mmol L–1 SA处理 2 h后, 油菜防御素基因
BnPDF1.2、 BnPDF1.4、 BnPDF2.1、 BnPDF2.3、
BnPDF2.5 在茎、花蕾、角果中的表达量均有不同程
度上调, BnPDF1.2原本在花蕾中不表达, 经 SA诱导
后, BnPDF1.2在花蕾中高表达, BnPDF1.4在角果中
表达量提高了 4 倍, BnPDF2.1 在茎中的表达量提高
了约 3倍(图 7); 除 BnPDF1.2在叶中的表达量略有上
升外, BnPDF1.4、BnPDF2.1、BnPDF2.3在叶中的表
达均下调; 油菜防御素基因在根中表达量均很低, 经
SA 处理后, 表达量变化不明显。诱导抗病性所需外
源 SA 的浓度影响着植物体内的内源 SA 含量, 内源
SA 直接参与植物抗逆信号传导过程, 防卫基因在不
同组织中表达的快慢与表达量的多少与抗逆信号传
递快慢有关[16]。防御素在叶片中表达下调, 原因可能
是在其表达过程中, 诱导其基因表达信号的传递受
到了阻碍。
3 讨论
甘蓝型油菜(2n=4x=38, AACC)是由甘蓝(2n=
2x=18, CC)与白菜(2n=2x=20, AA) 经历天然杂交和
自然加倍后形成, 因此, 甘蓝型油菜的基因组同时
包含甘蓝与白菜几乎所有的基因序列[17-18]。本研究
根据白菜防御素基因序列设计引物, 从甘蓝型油菜
中克隆得到 5 个防御素基因, 将其与油菜基因组数
据比对分析, 发现每一个油菜防御素基因都可以找


图 7 水杨酸对防御素基因表达水平的影响
Fig. 7 Impact of SA on defensin gene expression in B. napus
第 5期 郑小敏等: 甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析 731


到 2 个或更多的拷贝, 这些重复基因在来源于白菜
和甘蓝的染色体上均有分布。生物信息学分析表
明 , 不同的防御素基因氨基酸序列显示出较大的
差异 , 但 8个保守的 Cys残基均存在 , 从而保证了
二硫键的形成 , 分子内二硫键对于维持防御素的
结构稳定性具有重要作用 , 也是防御素抗微生物
活性和细胞毒效应的重要结构基础 [2]。植物防御素
的精确作用机制 , 目前尚未得到证实 , 本研究发
现的油菜防御素 BnPDF2.1、BnPDF2.3 作为分泌
蛋白 , 存在于细胞间隙 , 可能具有蛋白酶抑制活
性 , 从而抑制病原菌蛋白酶对寄主组织的降解 [19];
植物防御素也可能进入靶细胞内, 通过抑制靶细胞
蛋白酶的活性, 从而达到抗逆的效果。BnPDF2.5不
具备跨膜结构和信号肽序列 , 因而不能被信号肽
转运到细胞外 , 可能通过参与胞内防御信号级联
放大传导过程而发挥抗病作用 , 但其具体功能还
有待进一步研究。
植物防御素的作用主要是抵抗病原菌, 在植物
体内往往分布在病菌容易入侵的部位, 或者是病菌
扩展的通道, 这与其生物学功能是一致的, 而种子
的胚、花的花粉囊是植物营养最充足的部分, 这可能
是植物防御素在这些部位中大量表达的原因[20-21]。不
同防御素基因在不同油菜组织中表达量与其所参与
的生物学功能重要程度有关, 在同一组织中表达低
的防御素所发挥的功能可能被表达高的防御素所替
代或补充。越来越多的研究发现, 内含子对基因表
达具有正调控作用, 目前在许多基因的内含子中均
发现了基因表达的调控元件, 其中大多为增强元件,
如发现猪的 MyHC (myosin heavy chain)基因内含子
中存在重要的调控元件, 可以调控转录的起始来增
强基因的表达[22]。本研究中, BnPDF2.5缺失了内含
子结构, 且 BnPDF2.5表达量极其微弱; 油菜防御素
基因 BnPDF2.1、 BnPDF2.3 的内含子序列较
BnPDF1.2、BnPDF1.4内含子长约 200 bp, 而防御素
BnPDF2.1、BnPDF2.3 较 BnPDF1.2、BnPDF1.4 表
达丰度高。不同的防御素基因可能因内含子结构全
部或部分丢失, 导致一些表达调控元件的丢失, 从
而造成其表达差异, 这种猜测还需要进一步验证。
油菜防御素基因家族虽然成员众多, 但不同防
御素基因各司其职, 在通常情况下, 在各组织中均
有较高表达的油菜防御素基因 BnPDF2.1、BnPDF2.3
便可积极响应防御应答, 保护植株免受侵害; 只有
当受到病害侵袭时 , 其他防御素基因 BnPDF1.2、
BnPDF1.4、BnPDF2.5才迅速反应, 共同抵御病害。
4 结论
从甘蓝型油菜中克隆获得了 5 个防御素基因,
它们的 ORFs全长 325~461 bp, 含有 177~243 bp开
放阅读框, 编码 58~80 个氨基酸, 具有典型的 Cys
组成的保守结构域。防御素基因具有组织器官表达
特异性 , BnPDF1.2 仅在茎、叶中有微量表达 ,
BnPDF1.4在茎、花蕾、角果中微量表达, BnPDF2.1、
BnPDF2.3在根、茎、叶、花蕾、角果中均有表达, 但
表达量存在明显差异 , BnPDF2.5 只在根中特异表
达。外源 SA能够诱导油菜防御素基因的表达, 说明
这些基因可能在甘蓝型油菜抵御病原菌侵染等过程
中发挥一定的防卫作用。
References
[1] 张宏, 胡春香, 张德禄, 刘永定. 植物防御素研究进展. 西北
师范大学学报, 2006, 42(5): 112–117
Zhang H, Hu C X, Zhang D L, Liu Y D. The research progress on
plant defensins. J Northwest Norm Univ (Nat Sci), 2006, 42(5):
112–117 (in Chinese with English abstract)
[2] 刘媛媛, 赵宝华. 防御素的研究进展和应用前景. 中国医药生
物技术, 2009, (4): 303–306
Liu Y Y, Zhao B H. The research progress and application prospect
on defensins. Chin Med Biotech, 2009, (4): 303–306 (in Chinese)
[3] Chen S C, Liu A R, Zou Z R. Overexpression of glucanase gene
and defensin gene in transgenic tomato enhances resistance to
Ralstonia solanacearum. Russian J Plant Physiol, 2006, 53:
671–677
[4] Oh B J, Ko M K, Kostenyuk I, Shin B, Kim K S. Coexpression of
a defensin gene and a thionin-like gene via different signal trans-
duction pathways in pepper and Colletotrichum gloeosporioides
interactions. Plant Mol Biol, 1999, 41: 313–319
[5] Kong M, Barnes E A, Ollendorff V, Donoghue D J. Cyclin F
regulates the nuclear localization of cyclin B1 through a cy-
clin-cyclin interaction. EMBO J, 2000, 19: 1378–1388
[6] Lobo D S, Pereira I B, Madeira L F , Medeiros L N, Cabral L M,
Faria J, Bellio M, Campos R C, Linden R, Kurtenbach E. Anti-
fungal Pisum sativum defensin 1 interacts with neurospora crassa
cyclin F related to the cell cycle. Biochemistry, 2007, 46:
987–996
[7] Yasuda M, Takesue F, Inutsuka S, Honda M, Nozoe T, Korenaga
D. Overexpression of cyclin B1 in gastric cancer and its clinico-
pathological significance: an immunohisto-logical study. Cancer
Res Clin Oncol, 2002, 128: 412–416
[8] Sels J, Delaure S L, Aerts A M, Proost P, Cammue B P A, De
Bolle M F. Use of a PTGS-MAR expression system for efficient
in planta production of bioactive Arabidopsis thaliana plant de-
fensins. Transgenic Res, 2007, 16: 531–538
[9] 韩青梅, 曹丽华. 水杨酸及其类似物在诱导抗性中的作用机
制. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2001, 29: 139–143
Han Q M, Cao L H. The mechanisms of salicylic acid and its
732 作 物 学 报 第 41卷


analogs in induced resistance. J Northwest Sci-Tech Univ For,
2001, 29: 139–143 (in Chinese with English abstract)
[10] Fragnière C, Serrano M, Abou-Mansour E, Métraux J P,
L’Haridon F. Salicylic acid and its location in response to biotic
and abiotic stress. FEBS Lett, 2011, 585: 1847–1852
[11] 刘胜毅, Fitt B, 刘仁虎, Evans N, 董彩华, 黄永菊. 油菜防卫
素和草酸氧化酶基因的克隆与诱导表达水平研究. 中国油料
作物学报, 2004, 26(3): 43–49
Liu S Y, Fitt B, Liu R H, Evans N, Dong C A, Huang Y J. Ampli-
fication of plant defensin and oxalic acid oxidase genes and their
expression induced by pathogens and chemicals in Brassica
napus. Chin J Oil Crop Sci, 2004, 26(3): 43–49 (in Chinese with
English abstract)
[12] Chen X F, Hou X L, Zhang J Y, Zheng J Q. Molecular charac-
terization of two important antifungal proteins isolated by downy
mildew infection in non-heading Chinese cabbage. Mol Biol Rep,
2008, 35: 621–629
[13] Tamura K, Dudley J, Nei M, Kumar S. MEGA4: Molecular
Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0.
Mol Biol Evol, 2007, 24: 1596–1599
[14] Oh B J, Ko M K, Kostenyuk I, Shin B, Kim K S. Coexpression of
a defensin gene and a thionin-like gene via different signal trans-
duction pathways in pepper and Colletotrichum gloeosporioides
interactions. Plant Mol Biol, 1999, 41: 313–319.
[15] Lin X, Kaul S, Rounsley S, Shea T P, Benito M I, Town C D, Fu-
jii C Y, Mason T, Bowman C L, Barnstead M, Feldblyum T V,
Buell C R, Ketchum K A, Lee J, Ronning C M, Koo H L, Moffat
K S, Cronin L A, Shen M, Pai G, Van Aken S, Umayam L, Tallon
L J, Gill J E, Adams M D, Carrera A J, Creasy T H, Goodman H
M, Somerville C R, Copenhaver G P, Preuss D, Nierman W C,
White O, Eisen J A, Salzberg S L, Fraser C M, Venter J C. Se-
quence and analysis of chromosome 2 of the plant Arabidopsis
thaliana. Nature, 1999, 402: 761–768
[16] 王芳芳 . 外源水杨酸诱导苹果抗轮纹病效应的研究 . 河北
农业大学硕士学位论文, 河北保定, 2008. pp 1–9
Wang F F. Studies of Exogenous Salicylic Aicd on Inducing
Apple Resistance to Apple Ring Rot Disease. MS Thesis of
Agricultural University of Hebei, Baoding, China, 2008. pp
1–9 (in Chinese with English abstract)
[17] Parkin I A P, Sharpe A G, Lydiate D J. Patterns of genome dupli-
cation within the Brassica napus genome. Genome, 2003, 46:
291–303
[18] Piquemal J, Cinquin E, Couton F, Rondeau C, Seignoret E,
Doucet I, Perret D, Villeger M J, Vincourt P, Blanchard P. Con-
struction of an oilseed rape (Brassica napus L.) genetic map with
SSR markers. Theor Appl Genet, 2005, 111: 1514–1523
[19] 马纲, 张敏. 植物抗虫性物质及作用的多样性. 生物学通报,
2002, 37(12): 8–9
Ma G, Zhang M. The diversity of plant insect resistance material
and function. Bull Biol, 2002, 37(12): 8–9 (in Chinese)
[20] Zhu H F, Qian W Q, Lu X Z, Li D P, Liu X, Liu K F, Wang D W.
Expression patterns of purple acid phosphatase genes in Arabi-
dopsis organs and functional analysis of AtPAP23 predomi-
nantly transcribed in flower. Plant Mol Biol, 2005, 59: 581–594
[21] 李鑫, 侯和胜. 植物类防御素基因的预测和序列分析. 植物生
理学通讯, 2008, 44: 229–234
Li X, Hou H S. Prediction and sequence analysis of plant defen-
sin-like genes. Plant Physiol Commun, 2008, 44: 229–234 (in
Chinese with English abstract)
[22] Chang K C. Critical regulatory domains in intron 2 of a por-
cine sarcomeric myosin heavy chain gene. J Muscle Res Cell
Motility, 2000, 21: 451–461