全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(5): 708716 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2012AA10A306)和国家自然科学基金重点项目(U1138304)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张登峰, E-mail: zhangdengfeng@caas.cn, Tel: 010-62131196
第一作者联系方式: E-mail: songzhongjian02@163.com
Received(收稿日期): 2014-08-11; 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.20150313.1446.002.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.00708
玉米分子伴侣基因 ZmBiP2在逆境下的功能分析
宋仲戬 张登峰* 李永祥 石云素 宋燕春 王天宇 黎 裕
中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081
摘 要: BiP (binding protein)基因编码的蛋白是一类重要的分子伴侣, 在动植物的逆境胁迫响应过程中具有重要的作
用。从玉米抗旱自交系旱 21中分离到分子伴侣基因 ZmBiP2, 序列分析结果显示, 该基因开放阅读框长 1989 bp, 编
码含 663个氨基酸的蛋白, 包含热激蛋白家族特有的 TVIGIDLGTTYSC保守结构域和 ATP结合位点。实时荧光定量
PCR 结果显示, ZmBiP2 基因在玉米的雄穗和子房中表达量最高; 在盐、甘露醇胁迫条件下, 该基因在植株的地上部
分上调表达。过量表达 ZmBiP2基因的拟南芥转基因株系在种子萌发时期对盐和甘露醇胁迫的耐受能力减弱, 在苗期
对盐胁迫敏感。推测在植物响应非生物胁迫的过程中, 过量表达的 ZmBiP2蛋白可能发挥负调节蛋白的功能。
关键词: 玉米; 分子伴侣; ZmBiP2; 拟南芥; 逆境胁迫
Cloning of Maize Molecular Chaperone Gene ZmBiP2 and Its Functional
Analysis under Abiotic Stress
SONG Zhong-Jian, ZHANG Deng-Feng*, LI Yong-Xiang, SHI Yun-Su, SONG Yan-Chun, WANG Tian-Yu,
and LI Yu
Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
Abstract: BiP gene, coding an important molecular chaperone, plays an important role in response to stress conditions. In our
study, ZmBiP2 gene was identified and characterized in maize “Han 21” inbred line. ZmBiP2 gene has an ORF of 1989 bp and
encodes a protein containing 663 amino acids. The deduced protein of ZmBiP2 was predicted to contain a TVIGIDLGTTYSC
domain, which was highly conserved in HSP70 protein family, and an ATP-binding site. Real-time quantitative PCR analysis re-
vealed that ZmBiP2 gene had different expression patterns in different organs, with the high expression level in tassel and ovaries.
Under mannitol and NaCl stress conditions, ZmBiP2 showed an up-regulated expression in shoots. Overexpression of ZmBiP2 in
Arabidopsis showed hypersensitivities to mannitol stresses at the germination stage. Overexpression of ZmBiP2 in Arabidopsis
conferred hypersensitivities to salt stress at both germination stage and seedling stage. These results suggested that overexpression
of ZmBiP2 might function as a negative protein in response to abiotic stresses.
Keywords: Maize; Molecular chaperone; ZmBiP2; Arabidopsis; Abiotic stress
BiP (binding protein)基因编码一类重要的分子
伴侣蛋白, 属于 HSP70 家族[1]。BiP 作为分子伴侣,
同进入内质网的未折叠蛋白的疏水氨基酸结合, 防
止多肽链不正确的折叠和聚合; 随后, BiP与 ATP结
合并通过 ATP 水解释放出结合的多肽; 释放出的多
肽迅速发生折叠, 或者同其他蛋白亚基结合, 组装
成具有正常功能的蛋白质。另外, 在蛋白质转运到
内质网的过程中, BiP可以防止蛋白质变性或断裂[1]。
BiP 基因所编码的蛋白不仅参与种子成熟时贮
藏蛋白的积累过程, 与贮藏蛋白和淀粉的含量、籽
粒的重量密切相关, 而且在植物响应各种非生物胁
迫和生物胁迫过程中具有重要作用[2]。植物在逆境
胁迫条件下, 内质网内未折叠蛋白明显增多, 当超
出内质网的处理能力时, 就会引起内质网胁迫应答
反应[3]。在逆境胁迫导致的内质网胁迫响应过程中,
BiP 会诱发一系列保护机制, 缓解胁迫引起的体内
第 5期 宋仲戬等: 玉米分子伴侣基因 ZmBiP2在逆境下的功能分析 709


蛋白合成减少、未折叠蛋白增多等症状[4]。例如, 在
干旱、高温等逆境胁迫条件下, 随着植物体内质网
中非折叠蛋白积累, BiP也会逐渐增多[5]。在菠菜中,
BiP基因受冷胁迫诱导上调表达[6]。在豌豆的各组织
中, 叶片 BiP的含量最高, BiP基因在蛋白水平上受
水分胁迫、真菌侵染、昆虫啃咬等外界胁迫环境上
调表达[7-8]。在水稻中研究发现, BiP3基因所编码的
蛋白可以通过调节 XA21 蛋白的稳定性和加工过程,
调控植株对白叶枯病的抗性 [9]。转基因研究发现 ,
BiP 基因可以提高转基因植株的抗逆性。过量表达
大豆中的 sBiPD 基因, 可以显著提高烟草、大豆转
基因植株的耐旱性[10-11]。由此可见, BiP基因所编码
的蛋白在生长、发育和对逆境胁迫响应过程中都具
有非常重要的作用。
在植物中, BiP 基因家族是一个小的基因家族,
大豆中有 4个 BiP基因、拟南芥中有 3个 BiP基因,
烟草中有 2个 BiP基因。玉米基因组上只有 2个 BiP
基因, 受 AZC和衣霉素在转录水平诱导上调表达。
AZC是脯氨酸同系物, 衣霉素和AZC都与内质网蛋
白折叠信号通路有关, 因此推测玉米中这 2个 BiP基
因所编码的蛋白也可能参与内质网信号通路[12]。由
于 BiP基因在玉米抗逆性方面的相关研究报道很少,
本研究从玉米自交系旱 21中克隆到 ZmBiP2基因, 进
行序列和表达分析 , 进一步构建过表达载体, 转化
拟南芥, 以阐明 ZmBiP2 基因在抗逆中的功能, 为进
一步玉米抗逆性分子育种提供指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选用玉米自交系旱 21, 该自交系创制于美国玉
米杂交种 78599, 抗旱性强。
1.2 玉米叶片总 RNA提取、ZmBiP2基因的克隆
及序列特征分析
取玉米苗期叶片 100 mg迅速放入液氮速冻, 采
用 TRIzol 法提取总 RNA, 用 DNase 去除其中的
DNA。用 2 μL 总 RNA 为模板, 按 Invitrogen 公司
M-MLV 反转录试剂盒合成 cDNA。根据 GenBank
中 ZmBiP2 基因序列, 设计引物 F1: 5′-GGCGAGG
AGGAAGAGGGAGAAG-3′; R1: 5′-CAGCCCGTCT
ATTGGCAGAGC-3′。以 cDNA 为模板进行 PCR 扩
增, RT-PCR 体系为 25 μL, 含 ddH2O (18.25 μL)、
10×PCR buffer (2.5 μL)、10 mmol L–1 dNTPs混合物
(2 μL)、10 mmol L–1 F1 (1 μL)、10 mmol L–1 R1 (1
μL)、5 U μL–1 Taq DNA聚合酶(0.25 μL)。反应程序
为 94℃预变性 5 min; 94℃变性 40 s, 61℃退火 30 s
(每个循环降 1℃), 72℃延伸 2 min, 5个循环; 94℃变
性 40 s, 55℃退火 30 s, 72℃延伸 2 min, 28个循环。
运用 DNAMAN和 MEGA软件进行序列比对、
ORF翻译和蛋白质基本性质分析。
1.3 玉米 ZmBiP2基因的组织表达特异性及诱导
表达特性分析
确保实验用枪头、离心管均无 RNA 酶 , 研钵
和研棒也被高温处理去除 RNA 酶。在研钵中倒入
液氮后放入三叶一心期的叶片、根 , 吐丝期的子
房、花丝、穗位叶、茎(第 1 节)、雄穗、气生根等
样品 , 研磨均匀 ; 在 TRIzol 中加入样品粉末 , 漩
涡振荡均匀 ; 加入等体积的氯仿 /异戊醇(24 1)∶ 抽
提 2 次; 加入 0.7 倍体积的异丙醇 , 离心沉淀。风
干后 , 加入 20 μL 无 RNA 酶的 ddH2O 溶解 , 采用
DNase I 去除其中的 DNA。通过紫外分光光度仪
检测 RNA 浓度 , 琼脂糖凝胶电泳检测 RNA 完整
性 , 要求无痕量 DNA。
通过荧光定量 PCR 技术, 研究 ZmBiP2 基因在
玉米不同组织中表达特性。通过 qRT-PCR 鉴定
ZmBiP2的表达水平。以 GAPDH基因作为内参基因。
数据通过 2–ΔΔCT统计分析, 代表 3 个独立的重复的
平均值。
挑选饱满的玉米种子, 播到营养钵中(装有蛭石
和营养土的比例为 2 1)∶ , 待其长到三叶一心期, 用
水小心洗去根上的土和蛭石, 分别浸入含 250 mmol
L–1 NaCl溶液和 350 mmol L–1甘露醇的溶液中, 在
溶液中通入氧气。分别在 0 h、0.5 h、1 h、3 h、6 h、
12 h和 24 h取玉米地上部和根。每个时间点做 3次
重复, 每次重复取 5个植株的样品, 混合磨样, 提取
RNA。通过实时荧光定量 PCR的方法研究逆境胁迫
条件下 ZmBiP2 诱导表达情况。根据 ZmBiP2 基因
cDNA 序列设计基因特异引物进行定量 PCR 实验,
正向引物为 F5: 5′-CAGAAGGCGAGGAGGAAGA
G-3′; 反向引物为R5: 5′-ATACGGTTACCCTGGTCA
TTGGCGA-3′。内参基因为 GAPDH, 正向引物为 F3:
5′-CCCTTCATCACCACGGACTAC-3′; 反向引物为
R3: 5′-AACCTTCTTGGCACCACCCT-3′。
1.4 玉米 ZmBiP2基因过表达载体构建及转化拟
南芥
设计带有 Bgl II和 Pml I酶切位点的引物, 上引
物 : 5′-TTTAGATCTCATGGATCGGGTTCGCGGAT-
3′; 下引物: 5′-GGTGCTGCTCGACATCTACCGTGC
710 作 物 学 报 第 41卷


ACTTT-3′。以 ZmBiP2-PMD18T载体质粒为模板, 进
行 PCR扩增, 扩增程序为: 95 5 min℃ ; 95 30 s℃ ,
58 30 s℃ , 72 1 min 50 s℃ , 扩增 32个循环; 72 ℃
8 min。将扩增产物回收并连接 PMD18-T 载体进行
测序, 选取测序正确的克隆提取质粒, 用 Bgl II 和
Pml I 酶切后, 再通过 DNA 纯化试剂盒回收, 通过
T4 DNA 连接酶将回收产物和 pCAMBIA3301 双酶
切片段连接, 得到 pCAMBIA3301-ZmBiP2植物重组
表达载体。
将构建好的植物表达载体转化农杆菌感受态细
胞GV3101, 选取 PCR鉴定阳性克隆, 采用蘸花侵染
法转化拟南芥(哥伦比亚野生型), 出苗后喷施 0.1%
的 PPT 除草剂, 筛选阳性转基因株系, 经 PCR鉴定
后收获单株, 将 T2代转基因种子在含有除草剂的平
板上进行 3 1∶ 分离比鉴定, 得到 100%抗除草剂的
T3 代转基因种子, 作为纯合转基因株系用于进一步
的表型鉴定。
1.5 ZmBiP2过表达转基因株系耐盐碱鉴定
萌发期耐盐碱处理后, 将灭好菌的转基因及野
生型(对照)拟南芥种子经 0.5%次氯酸钠和 75%乙醇
灭菌, 播于含不同浓度甘露醇(0、300、350、400 mmol
L–1)和 NaCl (0、125、150、175 mmol L–1)的 MS固
体培养基上, 4℃春化 3 d, 移至 22℃、长日照条件下
萌发, 生长至第 3天统计萌发率(以长出主根为准)。
统计萌发率时每个处理 4 次重复, 每个株系每个重
复至少点播 40粒种子。
苗期耐盐碱处理后 , 将转基因及野生型(对照)
拟南芥种子经 5%次氯酸钠和 75%乙醇灭菌, 播到
MS固体培养基上, 4℃春化 3 d, 移至 22℃、长日照
条件下生长 7 d; 将其幼苗移到含有蛭石∶营养土
= 1 1∶ 的营养钵中。在正常生长条件下(16 h光照/8 h
黑暗, 22 )℃ , 用 300 mmol L–1 NaCl灌溉, 生长 3周,
确保托盘内浇灌同等浓度的 NaCl溶液, 每隔 2 d浇
灌 1次, 1周后观察生长情况。
2 结果与分析
2.1 玉米 ZmBiP2基因的克隆及序列分析
以抗旱玉米品种旱 21 的 cDNA 为模板, 以 F1
和 R1 引物扩增得到 2 kb 左右的片段, ORF 长度为
1989 bp, 序列与 B73参考基因序列一致 (U58209.1)。
该基因编码一个 663个氨基酸的蛋白, 等电点(pI)为
5.16, 分子量为 73 098.82。
利用 ZmBiP2 蛋白序列, 应用 NCBI 中 BlastP
程序比对 GenBank 数据库, 从拟南芥、水稻、大豆
等植物中查找到多个同源的 Bip, 表明 Bip普遍存在
于高等植物中。将来源于这些物种的 Bip 进行多序
列比对, 结果见图 1。ZmBiP2 蛋白具有明显的保守
结构域。其中第 34位到第 46位氨基酸之间的蛋白序列
为 TVIGIDLGTTYSC 保守结构域, 这是热激蛋白 HSP
家族成员共有的保守序列, 与胁迫诱导有关[13-15]。第
430 位到第 438 位之间的氨基酸序列是 LGIETVGGV,
是 ATP 结合位点[16]。虽然这两个保守结构域都是分子
伴侣蛋白的特征, 但它们在BiP中行使的功能仍不十分
清楚。此外, 第 225位到第 245位之间的氨基酸序列为
NRALGKLRRECERAKRALSSQ, 可能是连接钙调蛋
白的结构域[17]。在 BiP的 C末端以 HDEL氨基酸序列
结尾, 这段序列是内质网滞留序列[18-19]。
进化树分析显示 , ZmBiP1、ZmBiP2序列相似
性最高。玉米BiP与水稻BiP的亲缘关系最近, 与拟
南芥BiP的亲缘关系最远(图2)。
2.2 玉米 ZmBiP2基因的表达分析
以荧光定量 PCR技术检测 ZmBiP2基因在幼叶、
幼根, 吐丝期的子房、花丝、穗位叶、茎(第 1节)、
雄穗、气生根中的表达情况。结果如图 3 所示 ,
ZmBiP2基因在各个组织中都有表达, 但在三叶一心
期的幼根中的表达量最低, 在雄穗、子房中的表达
量最高。
BiP 在植物的逆境胁迫过程中具有重要作用 ,
为进一步研究 ZmBiP2 基因在逆境胁迫条件下的表
达模式, 在玉米旱 21 植株长到三叶一心期, 进行了
盐、甘露醇的胁迫处理, 检测 ZmBiP2基因对非生物
逆境在转录水平上的响应。结果如图 4 所示: 在盐
处理条件下, ZmBiP2基因在地上部分的表达量逐渐
上升, 3 h达到最大值, 为对照(0 h)的 6倍左右, 此后,
该基因的表达量逐渐下降, 达到正常水平, 与对照
一致; ZmBiP2 基因在地下部分的表达量逐渐下降,
在盐处理 3 h 达到最低值, 随后逐渐上升趋于正常
水平, 与对照表达量一致。
在甘露醇处理条件下, ZmBiP2基因在地上部分
的表达量在处理的 0~1 h之间呈上升趋势, 在第 1 h
达到最大值, 为对照(0 h)的 4倍左右, 之后表达量下
调, 最后与对照趋于一致; ZmBiP2 基因在地下部分
的表达量在处理的 0~0.5 h 之间呈上升趋势, 在第
0.5 h达到最大值, 约为对照(0 h)的 2倍左右, 之后
其表达量逐渐下降。
第 5期 宋仲戬等: 玉米分子伴侣基因 ZmBiP2在逆境下的功能分析 711



图 1 ZmBiP2氨基酸序列与其他同源序列的比对结果
Fig. 1 Alignment of the amino acid sequences of ZmBiP2 and homologues in other organisms
AtBiP1 (GenBank ID: Q9LKR3), GmBiPD (GenBank ID: Q9ATB8), OsBiP (GenBank ID: O24182), YeBiP (GenBank ID: M31006).
712 作 物 学 报 第 41卷



图 2 植物 BiP家族蛋白的进化树分析
Fig. 2 Phylogenetic analysis based on putative amino acid
sequences of plant BiP family protein

图 3 ZmBiP2基因在玉米旱 21不同组织中的表达模式
Fig. 3 Expression patterns of the ZmBiP2 genes in various
tissues of maize Han 21
ZmBiP2在根中的表达水平被定为 1。
Expression level of ZmBiP2 in root was set to 1.

2.3 ZmBiP2转基因拟南芥抗逆性鉴定
为了进一步鉴定 ZmBiP2 基因的功能, 通过浸
花法得到 11株转基因拟南芥植株, 选择表型一致的
株系进行抗逆性鉴定。
2.3.1 转基因拟南芥萌发期对甘露醇敏感 种子
萌发期是鉴定植物对逆境胁迫响应的关键时期。在
胁迫处理下, 与正常生长状态相比, 植物一般表现
萌发延迟、生长发育迟缓等现象。为了鉴定 ZmBiP2
基因在植物萌发期的抗逆性, 将转基因拟南芥和野
生型拟南芥种子灭菌后, 点播在正常 MS培养基、含
300、350和 400 mmol L–1甘露醇的MS培养基上, 春
化 3 d后, 放在正常生长条件下萌发。结果如图 5和
图 6所示, 在正常MS培养基条件下, 野生型和转基
因株系间萌发率没有明显的差异, 而在 3个甘露醇
浓度胁迫环境下, L1、L3和 L5三个转基因植株均比
野生型植株的萌发率低, 表现对甘露醇敏感。
统计分析结果显示在 3个浓度的甘露醇胁迫下,
转基因株系和野生型植株的萌发率随着甘露醇浓度
的上升而下降; 并且 L1、L3转基因株系的萌发率都
比野生型株系低(图 6)。
2.3.2 转基因拟南芥萌发期对盐敏感 将野生
型和转基因株系点播在含不同浓度 NaCl的 MS培
养基上 , 鉴定转基因株系的耐盐碱能力。结果同图
7和图 8所示 , 转基因植株与野生型植株在 MS 培
养基上萌发、生长和发育基本一致。而在 125、150
和 175 mmol L–1 NaCl的 MS平板上处理第 4天后 ,
转基因植株均比野生型植株的萌发率低 , 表现对
盐敏感。
2.3.3 转基因拟南芥在苗期对盐敏感 在拟南芥
生长至 25 d时, 用 300 mmol L–1 NaCl进行处理, 2
周后观察转基因株系和野生型株系的生长情况。结
果同图 9 所示, 正常浇水环境下转基因植株和野生
型拟南芥生长情况一致; 而在盐处理条件下, 野生

图 4 实时荧光定量 PCR法分析旱 21品种在不同处理条件下 ZmBiP2基因的表达情况
Fig. 4 qRT-PCR analysis of expression level of ZmBiP2 gene in Han 21 under different treatments
第 5期 宋仲戬等: 玉米分子伴侣基因 ZmBiP2在逆境下的功能分析 713



图 5 ZmBiP2过表达转基因植株与野生型拟南芥的萌发率比较
Fig. 5 Comparison of germination rates between ZmBiP2 transgenic plants and WT.
处理第 8天的转基因植株与野生型植株在含有 0、300、350和 400 mmol L–1甘露醇的 MS平板下的表型。L1、L3和 L5代表不同的
转基因株系。
Comparison of germination rates between ZmBiP2 transgenic plants and WT on various MS plates containing of treatment 300, 350, and 400
mmol L–1 mannitol in 8 days. L1, L3, and L5 represent different transgenic lines.


图 6 L1、L3转基因株系和野生型植株在不同浓度甘露醇胁迫
处理 5 d的萌发率比较
Fig. 6 Comparison of the germination rates between trans-
genic lines (L1 and L3) and WT with various concentrations of
mannitol
The germination rates were calculated in five days of treatment.

型植株叶片萎缩, 但大部分植株仍保持绿色, L1、L3
转基因株系叶片褪绿变白, 与野生型植株相比对盐
胁迫更加敏感, 表明过表达 ZmBiP2 基因降低了转
基因拟南芥的耐盐性。
3 讨论
BiP 广泛存在于动植物的内质网中, 是一个典
型的分子伴侣, 辅助蛋白折叠或将不正确折叠蛋白
运输到细胞外降解。在动植物的逆境胁迫响应过程
中具有重要作用。研究结果表明, ZmBiP2基因在玉
米的子房和雄穗中表达量最高, 因此 ZmBiP2 蛋白
很可能在玉米种子成熟时贮藏蛋白的积累过程中具
有重要作用。在盐胁迫和甘露醇等逆境胁迫过程中
ZmBiP2基因在地上部分组织中上调表达。这与大豆
中的 BiP 基因受水分胁迫诱导在蛋白水平上调表达
相一致[8]。因此 BiP 基因在植物的逆境胁迫响应过
程中可能具有重要作用。
本研究还发现 ZmBiP2 基因在拟南芥中过量表
达, 转基因植株对甘露醇、盐等逆境胁迫相对野生
型更加敏感。而前人研究结果显示大豆 sBiPD 基因
在烟草植株中过表达能提高其耐旱性 [ 1 0 ]。大豆
sBiPD 基因在大豆和烟草中过量表达, 可以降低干
旱条件下叶片的失水速率, 减轻干旱对叶片的损伤,
延迟叶片的衰老, 从而提高转基因植株的耐旱性[20]。
714 作 物 学 报 第 41卷



图 7 ZmBiP2过表达转基因植株与野生型拟南芥在盐胁迫处理下的萌发率比较
Fig. 7 Comparison of germination rates between ZmBiP2 transgenic plants and WT under NaCl treatment
比较转基因植株与野生型植株在含有 0、125、150和 175 mmol L–1 NaCl的 MS平板上处理第 4天的萌发率。L1、L3和 L5代表不同
的转基因株系。
Comparison of germination rates between ZmBiP2 transgenic plants and WT on various MS plates containing 0, 125, 150, 175 mmol L–1 NaCl
in four days of treatment. L1, L3, and L5 represent different transgenic lines.


图 8 L1、L3转基因株系和野生型植株在不同浓度盐胁迫处理
4 d的萌发率比较
Fig. 8 Comparison of the germination rates between trans-
genic lines (L1 and L3) and WT with various concentrations of
NaCl. The germination rates were calculated in 4 days of
treatment

对 ZmBiP2 基因与 sBiPD 基因的研究结果完全不同,
这很可能与 BiP本身的特性相关。比如 OsBiP1基因
在水稻中的过量表达相对于野生型在籽粒重量、淀
粉含量上分别下降了约 60%和 78%。OsBiP1基因在
水稻中的抑制表达株系相对于野生型在籽粒重量、
淀粉含量上也分别下降了约 60%和 78%。当 OsBiP1
基因转基因株系中的 OsBiP1 蛋白含量较野生型植
株适量增加时, 可以显著提高转基因株系籽粒的贮
藏蛋白含量[21]。因此, ZmBiP2基因过量表达导致拟
南芥植株对逆境胁迫比较敏感。BiP 不仅是单一的
分子伴侣, 还是内质网质量控制过程中的重要逆境
感应蛋白。当 Bip含量过低时, 一些未折叠或错误折
叠的蛋白不能被及时修复, 引起内质网胁迫, 导致
植物体受到伤害。另外, Bip含量过高可能导致其形
成自聚集的蛋白体而失去正常的功能从而引起内质
网胁迫。如 Wakasa等[21]研究结果显示, 在发育的胚
乳中过高或过低的 OsBip1 蛋白都可以诱导与内质
网胁迫响应相关的基因表达, 同时也可以诱导与细
胞程式化死亡相关基因的表达。因此转基因株系内
质网上 BiP 含量过高、过低可能都不利于植物抗逆
性的提高。而保持一定的含量可能有利于生物体对
逆境胁迫的响应, 提高生物的抗逆性。这仍然需要
进一步的实验验证。
4 结论
从玉米抗旱自交系旱21 中克隆得到了分子伴侣
ZmBiP2 基因。ZmBiP2 基因在玉米的叶、子房、花
丝、穗位叶、茎、穗、气生根和根中均有表达, 其
第 5期 宋仲戬等: 玉米分子伴侣基因 ZmBiP2在逆境下的功能分析 715



图 9 苗期阶段转基因和野生型拟南芥的表型
Fig. 9 Performance of transgenic and WT Arabidopsis plants at seedling stage
(A) 正常条件下转基因和野生型拟南芥的表型; (B) 300 mmol L–1 NaCl处理 1周后转基因植株和野生型拟南芥表型
(A) Phenotype of transgenic and wild-type Arabidopsis under normal conditions; (B) Phenotype of transgenic plants and wild-type Arabidop-
sis after one week of 300 mmol L–1 NaCl treatment

中在雄穗和子房中表达量最高; 在玉米三叶一心期
的地上部分, ZmBiP2基因受甘露醇、NaCl胁迫处理
时表现上调表达; 在拟南芥中过表达 ZmBiP2 基因,
转基因株系表现对甘露醇、盐胁迫敏感。推测在植
物响应非生物胁迫的过程中, 过量表达的 ZmBiP2
蛋白可能发挥负调节蛋白的功能。
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