全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(7): 1121−1127 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家科技支撑计划项目(2006BAD13B05)
作者简介: 陈吉宝(1969–), 男, 河南省邓州市人, 博士, 主要从事食用豆类抗旱基因资源研究。Tel: 010-62186706; E-mail: chenjb2004don@126.com
*
通讯作者(Corresponding author): 王述民。Tel: 010-82108567; E-mail: smwang@mail.caas.net.cn
Received(收稿日期): 2007-12-05; Accepted(接受日期): 2008-03-12.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01121
普通菜豆 PvP5CS2基因对逆境胁迫的应答
陈吉宝 景蕊莲 毛新国 昌小平 王述民*
(中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科技工程 / 农业部作物种质资源与生物技术重点实验室,
北京 100081)
摘 要: 为了探索逆境条件下脯氨酸积累的分子遗传机理, 改善作物的抗逆能力, 应用实时荧光定量 PCR(RT-qPCR)
技术和水杨酸法分别检测干旱、高盐(200 mmol L−1 NaCl)和冷(4℃)胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中脯氨酸合成酶
基因 PvP5CS2表达量和脯氨酸含量的变化。结果显示, 3种胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中 PvP5CS2的转录水平
快速上升, 干旱处理 4 d, 叶中 PvP5CS2表达量达到最大值; 高盐处理下, 叶和根中 PvP5CS2的表达高峰分别出现在
2 h和 6 h; 冷胁迫下, 叶和根中的表达高峰都出现在 2 h; 随着胁迫时间的延长, PvP5CS2基因的转录水平逐渐下降。
普通菜豆在逆境胁迫下, 幼苗叶和根中脯氨酸大量积累, 积累高峰出现在 PvP5CS2 基因表达高峰之后。这些结果说
明, PvP5CS2 基因的表达受干旱、高盐和冷胁迫诱导, 脯氨酸积累受 PvP5CS2 基因转录水平的调控。PvP5CS2 基因
在洋葱表皮细胞中的瞬时表达结果显示 PvP5CS2蛋白定位在细胞核和膜上。
关键词: 普通菜豆; PvP5CS2; 脯氨酸; 干旱、盐、冷胁迫; 瞬时表达
A Response of PvP5CS2 Gene to Abiotic Stresses in Common Bean
CHEN Ji-Bao, JING Rui-Lian, MAO Xin-Guo, CHANG Xiao-Ping, and WANG Shu-Min∗
(National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Key Laboratory of Crop Germplasm & Biotechnology, Ministry of Ag-
riculture / Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract: Dramatic accumulation of proline under a variety of stress conditions such as drought, salt and cold has been docu-
mented in many plants. Understanding the molecular mechanism of the accumulation of proline in plants may be helpful for im-
proving abiotic stress tolerance of crop plants. Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) catalyzed the first two steps of
proline biosynthesis in plants, is encoded by P5CS gene in higher plants. In this paper, the responses of PvP5CS2 gene in common
bean (Phaseolus vulgaris) seedlings to drought, salt and cold stresses were investigated by Real-time quantitative PCR (RT-qPCR)
approach. The accumulation of proline in common bean seedling was measured using aqueous sulfosalicylic acid method. In addi-
tion, subcellular localization of PvP5CS2 in onion epidermal cells was studied. The results showed that abiotic stresses signifi-
cantly triggered the expression of PvP5CS2 gene in leaves and roots of common bean seedling, and caused the accumulation of
proine. PvP5CS2 mRNA transcript level in common bean seedling leaves steadily increased to the maximum that was 1.51 times
of control under the 4 d drought stress and then rapidly decreased to below control level in later period of drought stress. The
proline content in leaves increased from the second day and up to the maximum (300.14 μg g−1 FW) at 8 d of drought stress.
Treatment with 200 mmol L−1 NaCl caused a dramatic up-regulation of PvP5CS2 expression to the peak value, 7.67 fold of con-
trol at 2 h in leaves and 6.14 fold of control at 6 h in roots. The peak of proline accumulation appeared at 6–9 h (2.5 fold) in leaves
and 9 h (14.2 fold) in roots when salt stress. A significant expression of PvP5CS2 was detected at 2 h under cold (4 ) ℃ stress,
which was 2.38 fold of control in leaves and 7.55 fold of control in roots. The accumulation of proline steadily increased to the
maximum at 24 h of treatment in leaves (43.29 μg g−1 FW) and at 12 h of treatment (28.90 μg g−1 FW) in roots. In addition, the
accumulation of PvP5CS2 mRNA preceded the accumulation of proline in three stress treatments. These results indicated that
PvP5CS2 gene is an abiotic stress-inducible gene with different transcript levels in response to abiotic stresses, which regulates
the accumulation of proline in common bean seedlings under drought, salt and cold stresses. Transient expression of PvP5CS2-
1122 作 物 学 报 第 34卷

GFP fusion gene in onion epidermal cells showed that PvP5CS2 protein was distributed in nucleus and plasmalemma.
Keywords: Common bean; PvP5CS2; Proline; Drought, Salt, and cold stress; Transient expression
大多数植物遭遇逆境胁迫时, 体内大量积累脯
氨酸[1]。在高渗胁迫条件下, 脯氨酸可以起到调节细
胞渗透势、稳定蛋白质、膜系统和亚细胞结构、清
除活性氧等作用[2-3], 因此认为, 逆境条件下可溶性
物质脯氨酸的积累是植物应对逆境胁迫的一种细胞
机制。干旱、高盐等各种逆境条件下, 细胞内脯氨
酸的大量积累是其合成增加或降解减少, 或两者同
时作用的结果[4]。目前已经从高等植物克隆出中编
码脯氨酸合成和降解相关酶的基因, 部分基因的功
能也得到初步验证, 其中研究最多的是吡咯啉-5-羧
酸合成酶基因 (pyrroline-5-carboxylate synthetase,
P5CS), 其编码的蛋白是脯氨酸合成代谢的限速酶。
研究表明, P5CS 是一个受逆境胁迫诱导表达的基因,
逆境条件下该基因的上调表达引起脯氨酸含量增加
[5-7]; 转 P5CS基因提高了植物脯氨酸含量, 转基因植
株表现出对逆境胁迫, 特别是对盐胁迫的抗性[8-11]。
普通菜豆(Phaseolus vulgaris)是我国主要的经
济作物之一[12], 与其他作物一样同样面临着干旱、
高盐等不良环境条件的影响, 然而, 迄今为止尚未
见到关于普通菜豆 PvP5CS2基因应答逆境胁迫的研
究报道, 有关参与脯氨酸合成相关酶的亚细胞定位
报道也很少。本文分析干旱、高盐和冷胁迫条件下
普通菜豆叶和根中 PvP5CS2基因的表达和脯氨酸积
累之间的关系, 检测 PvP5CS2 蛋白的亚细胞定位,
为进一步利用 PvP5CS2基因改良普通菜豆的抗逆性
奠定基础。
1 材料与方法
1.1 植物材料及胁迫处理
以中国农业科学院作物种质资源库提供的强抗
旱普通菜豆地方品种黄红豆为材料。选用大小均匀
的种子在灭菌水中充分吸水 2 d 后, 播种在装有定
量蛭石的营养钵中, 每钵 3 粒, 浇以 Hoagland 营养
液, 温室(25℃、12 h光照)培养。出苗后(7 d)每钵保
留生长健壮、大小一致的幼苗 1株。播种后第 10天
用 Hoagland 营养液充分浇透营养钵的蛭石, 然后开
始对幼苗进行干旱、高盐(200 mmol L−1 NaCl)和冷
(4℃)胁迫处理。分别于播种后第 10、12、14、16、
18、20 d停止供水, 第 22天开始取样作为干旱胁迫
处理 12、10、8、6、4、2 d的幼苗, 正常供水培养
至第 22 天的幼苗作为对照(处理 0 d); 分别在 10 d
龄幼苗生长的第 0、24、36、39、42、44、46 h, 每
钵用含 200 mmol L−1 NaCl的 Hoagland营养液 100
mL 浇灌, 在第 48 h 开始取样作为盐胁迫处理 48、
24、12、9、6、4、2 h 的幼苗, 用正常培养的幼苗
作为对照(处理 0 h); 分别在 10 d龄幼苗生长的第 0、
24、36、39、42、44、46 h将幼苗移至人工气候室
(4℃、12 h光照)培养, 在第 48 h开始取样作为冷胁
迫处理 48、24、12、9、6、4、2 h的幼苗, 用温室
(25℃、12 h光照)培养的幼苗作为对照(处理 0 h)。3
种胁迫各时间点每次分别处理 6 株幼苗, 液氮速冻
样品备用。
1.2 脯氨酸含量检测
取 3 种胁迫处理幼苗的真叶各 1 片和盐胁迫、
冷胁迫处理幼苗的根各一半, 参照 Bates 等[13]的方
法分别测定叶和根中脯氨酸含量。
1.3 总 RNA提取和 cDNA的合成
应用 RNA prep Plant试剂盒(TIANGEN Corpo-
ration) 提取叶和根的总 RNA, 应用 M-MLV反转录
试剂盒(Promega Corporation)合成 cDNA, 用去离子
水将 RT (Reverse Transcription) 产物稀释成 20 ng
μL−1做模板。
1.4 目标基因表达量实时荧光定量 PCR检测
按照 RealMasterMix (SYBR Green) PCR试剂盒
(TIANGEN Corporation)操作指导, 采用实时荧光定
量 PCR(Real-time quantitative PCR, RT-qPCR)检测基
因的相对表达量。每个样品 3 次重复, 应用普通菜
豆 β-Actin基因作为内参。引物对 Pv2-F: 5′-TTGGA
AGCACATCAAGAAGAG-3′、Pv2-R: 5′-TCGTTTTA
GCACTCGACCAAT-3′和 Act-F: 5′-GAAGTTCTCT
TCCAACCATCC-3′、Act-R: 5′-TTCCTTGCTCATT
CTGTCCG-3′分别用于扩增目标 PvP5CS2 基因和内
参基因 Actin。RT-qPCR反应程序为：94℃预变性 2
min, 94℃变性 20 s, 60℃ 退火 30 s, 72℃延伸 40 s,
40次循环。采用 Livak和 Schmittgen的 2−△△CT公式
[14]计算基因相对表达量, 其中ΔΔCT＝(CT, Target − CT,
Actin)Time x − (CT, Target − CT, Actin)Time 0。CT, Target和 CT, Actin
分别是目标基因和内参基因的 CT值; Timex和 Time0
分别指胁迫处理不同时间点(干旱处理的 2、4、6、8、
10和 12 d; 盐和冷处理 2、4、6、9、12、24和 48 h)
第 7期 陈吉宝等: 普通菜豆 PvP5CS2基因对逆境胁迫的应答 1123


和对照(干旱处理的 0 d, 盐和冷处理的 0 h)。
1.5 目标基因亚细胞定位
根据目的基因 PvP5CS2 序列 , 设计带有 Sal
I/BamH I 酶切位点的引物对(TE2-R: 5′-CAAGACG
CGTATGGAGAACACAGATCCTTGTAGAC-3′, TE2-
F: 5′-TATCGTCGACTCACACCACCACCACCACCA
CAATAGCAAGGTCTTTGTGGGTG-3′), 获得包含
起始密码子而没有终止密码子的 PvP5CS2基因开放
阅读框。用 Sal I/BamH I分别双酶切 PvP5CS2基因
和表达载体 pBIN 35S-m-GFP 并回收目的基因和载
体, 用 T4 DNA 连接酶连接, 构建洋葱表皮细胞瞬
时表达载体 pBIN 35S-m-PvP5CS2-GFP。参照 Xu等
[15]的方法用基因枪轰击洋葱表皮细胞, 将表达载体
pBIN 35S-m-PvP5CS2-GFP转入洋葱细胞, 在 MS培
养基上 25℃培养 24 h, 用激光共聚焦显微镜(confocal
microscope)观察洋葱细胞中荧光表达情况。
1.6 数据统计分析
应用 SAS 6.12软件对叶和根中 PvP5CS2基因的
相对表达量和脯氨酸含量进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 干旱、高盐和冷胁迫下普通菜豆幼苗表型变化
对 10 d龄普通菜豆幼苗, 控水 4 d叶片开始萎
蔫, 随着控水时间延长叶片萎蔫程度逐渐加重, 但
在整个胁迫阶段叶柄没有明显的萎蔫现象(图 1-A)。
200 mmol L−1 NaCl处理的幼苗叶片 2 h表现轻微萎
蔫, 但 6 h叶片又逐渐伸展开; 与对照相比, 叶片和
叶柄的夹角随盐胁迫时间的延长逐渐变小(图 1-B)。
冷胁迫没有引起幼苗叶片明显萎蔫, 但是处理期间
叶片和叶柄的夹角比对照小(图 1-C)。



图 1 干旱(A)、高盐(B)和冷(C)胁迫处理普通菜豆幼苗的表型变化
Fig. 1 Phenotype changes of common bean seedlings treated
with drought (A), salt (B), and cold (C)
2.2 普通菜豆幼苗 PvP5CS2 对干旱胁迫的应答
与脯氨酸的积累
由图 2 可见, PvP5CS2 表达水平先上升(2~4 d)
后降低(6~12 d), 第 4天达到最大值, 为对照的 1.51
倍; 从第 6天开始到胁迫结束, 表达量低于对照。方
差分析显示, 除第 6天和 8天外, 其他时间点的表达
量差异均达显著或极显著水平。干旱胁迫引起普通
菜豆幼苗叶片中脯氨酸大量积累, 也表现为先上升
后下降。干旱处理的 2~6 d, 叶片中脯氨酸含量缓慢
上升, 第 4天上升到 55.73 μg g−1 FW, 为对照的 2.24
倍, 第 8天达到最大值(300.14 μg g−1 FW), 为对照的
12.1倍, 然后又逐渐降低至 136.38 μg g−1 FW(12 d)。
方差分析显示, 胁迫处理不同时间点叶片中脯氨酸
含量显著高于对照, 除第 4 天和第 6 天之间的差异
不显著外, 其他时间点之间脯氨酸含量均差异显著
或极显著。随着叶片中 PvP5CS2基因相对表达量的
上升(2~4 d), 脯氨酸含量也逐渐上升; PvP5CS2基因
的表达高峰比脯氨酸含量的高峰早 4 d。



图 2 干旱胁迫处理下普通菜豆幼苗叶片 PvP5CS2表达水平和
脯氨酸含量变化
Fig. 2 Expression level of PvP5CS2 and proline content in
leaves of common bean seedlings treated with drought stress

2.3 普通菜豆幼苗 PvP5CS2 对盐胁迫的应答与
脯氨酸的积累
图 3 表明, 幼苗叶片 PvP5CS2 的表达出现两个
高峰, 第一个高峰出现在胁迫 2 h, 表达量为对照的
7.67倍, 然后快速降低到对照的 0.5倍(4 h), 并维持
1124 作 物 学 报 第 34卷

低于对照水平至第 9 h; 12 h基因表达又恢复到对照
水平, 然后缓慢上升, 在 24 h出现第二次表达高峰,
表达量为对照的 1.71倍, 48 h又回落到对照水平。
盐胁迫处理幼苗叶片中脯氨酸含量变化表现为先升
高再降低, 从最初(0 h)的 21.85 μg g−1 FW缓慢上升
至 6~9 h的最大值, 为对照的 2.5倍, 然后缓慢下降。
方差分析结果表明, 叶片 PvP5CS2 基因的表达量在
0、12 h和 48 h及 6 h和 9 h之间差异不显著, 其他
时间点的差异均达显著或极显著水平; 叶片中脯氨
酸含量在 0 h和 24 h及 6 h和 9 h之间差异不显著,
其他时间点的差异达显著或极显著水平。



图 3 盐胁迫处理下普通菜豆幼苗 PvP5CS2表达量和
脯氨酸含量变化
Fig. 3 Relative PvP5CS2 mRNA level and proline content in
leaves and roots of common bean seedlings treated with salt stress

盐胁迫处理幼苗根中 PvP5CS2 基因的表达量都
显著高于对照(图 3)。在整个盐胁迫期间, PvP5CS2表
达水平呈现先上升后下降的变化趋势, 6 h 达高峰,
为对照的 6.4倍; 从 9 h开始下降, 48 h时只有对照
的 2 倍。在整个处理期间, 根中脯氨酸水平也呈现
先升后降的变化趋势, 从 10.2 μg g-1 FW(0 h)逐渐上
升到最大值 145.3 μg g−1 FW(9 h), 为对照的 14.2倍,
然后又逐渐下降到 22.1 μg g−1 FW(48 h)。方差分析
显示, 根中PvP5CS2基因的相对表达量在 2 h和 4 h、
24 h和 48 h之间差异不显著, 其他时间点的差异显
著或极显著; 根中脯氨酸含量在 0 h和 2 h、4 h和
48 h 之间差异不显著, 但其他时间点的差异达显著
或极显著水平。
高盐胁迫条件下, PvP5CS2 基因在叶片中的表
达量的最大值(2 h)显著大于根中的最大值(6 h), 但
是除 2 h 外, 其他处理时间点在根中的表达量显著
高于叶片; 叶和根中脯氨酸含量的最大值都出现在
9 h, 0~6 h叶片中脯氨酸含量显著大于根中的含量,
9~24 h则相反; 叶片和根中 PvP5CS2基因表达量的
高峰时间早于脯氨酸。
2.4 普通菜豆 PvP5CS2 基因对冷胁迫的应答与
脯氨酸的积累
RT-qPCR结果显示, 冷胁迫诱导 PvP5CS2基因
表达(图 4)。处理 2 h幼苗叶片中 PvP5CS2基因的表
达量就上升到最大值, 为对照的 2.38倍, 4 h急剧下
调, 随后的表达量均显著低于对照。根中 PvP5CS2
的表达有两个高峰, 第一个出现在 2 h, 表达量高达
对照的 7.55 倍, 第 2 个高峰出现在 24 h, 为对照的
3.76倍, 9 h的表达量最低, 仅为对照的 0.2倍。
冷胁迫也引起普通菜豆叶和根中积累大量的脯
氨酸, 都表现为先上升后下降的变化趋势(图 4)。叶
片中脯氨酸含量的上升从 6 h开始逐渐上升, 24 h达
到最大值 43.29 μg g−1 FW, 为对照的 2.01倍, 48 h回



图 4 冷胁迫处理下普通菜豆幼苗 PvP5CS2表达量和脯氨酸含量变化
Fig. 4 Expression level of PvP5CS2 and proline content in leaves and roots of common bean seedlings treated with cold stress
第 7期 陈吉宝等: 普通菜豆 PvP5CS2基因对逆境胁迫的应答 1125


落至 32.44 μg g−1 FW。根中的脯氨酸从最初(0 h)的
10.46 μg g−1 FW 逐渐上升到最大值 28.90 μg g−1
FW(12 h), 为对照的 2.7倍, 然后又缓慢下降。
冷胁迫下, 普通菜豆幼苗叶和根中 PvP5CS2 基
因表达量的最大值都出现在 2 h, 相同处理时间点根
中基因的表达量显著大于叶中的表达量; 但是根中
脯氨酸含量显著小于叶片中脯氨酸的含量; 叶和根
中 PvP5CS2基因的表达高峰比脯氨酸含量的高峰出
现得早。
2.5 PvP5CS2基因亚细胞定位
绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)是
水母(Aequorea victoria)体内的天然蛋白, 通过与某
单一序列的融合, 可特异地进行细胞核、线粒体、
质体、内质网等细胞器中的定位。为了探索 PvP5CS2
蛋白在植物亚细胞结构中的分布情况 , 我们将
PvP5CS2-GFP 融合基因转化到洋葱表皮细胞, 在共
聚焦显微镜下观察蛋白的表达位点 , 结果表明
PvP5CS2 蛋白定位在细胞膜和核(图 5)。



图 5 GFP基因(A)和 PvP5CS2基因(B)在洋葱内表皮细胞中的瞬时表达
Fig. 5 Transient expression of GFP gene (A) and PvP5CS2 gene (B) in onion epidermal cells
1, 4：共聚焦显微镜下 GFP蛋白、PvP5CS-GFP融合蛋白的绿色荧光信号; 2, 5：洋葱内表皮细胞外观图; 3, 6：1与 2、4与 5的重叠图。
1, 4: images of green fluorescence of GFP protein and PvP5CS- GFP protein in onion cells under the confocal microscope; 2, 5: out-look of
onion epidermal cell; 3, 6: overlap images of 1and 2, 4, and 5, respectively.

3 讨论
Delauney等[16]认为脯氨酸的代谢可能同时受相
关基因转录和翻译水平的调控。豇豆根中 P5CS 基
因被盐胁迫强烈诱导, 而叶中 P5CS 转录水平明显
比根中高[17]。Igarashi 等[7]的研究结果显示, 水稻
OsP5CS1被脱水、高盐、ABA处理和冷胁迫诱导, 但
不受热胁迫诱导。在脱水条件下, 拟南芥 AtP5CS1
的转录水平增加 5~6 倍, 而 AtP5CS2 基因只增加 2
倍; 200 mmol L−1 NaCl处理下, 根中 AtP5CS1的转
录水平在 6 h达到平台期, 而AtP5CS2基因的转录水
平几乎没有增加 [ 1 8 ]。在渗透胁迫条件下 , 苜蓿
MtP5CS1的转录水平与对照相似, 而 MtP5CS2基因
的转录水平却明显比对照高[6]。本研究表明干旱、
高盐处理条件下, 普通菜豆幼苗根和叶中 PvP5CS2
基因表达量明显上升, 说明 PvP5CS2 基因也是一个
渗透胁迫诱导上调表达的基因。4℃冷处理 1 h就检
测到 OsP5CS1表达水平的明显增加[7], 而直到 24 h
才发现 AtP5CS1 基因的表达稍微有所增加[5]; 我们
的研究发现 PvP5CS2基因与 OsP5CS1基因相似, 都
对 4℃冷处理反应迅速, 是一个冷胁迫诱导早期表
达基因。与高盐和冷胁迫相比 , 干旱胁迫条件下
PvP5CS2 上调表达速度较慢, 这可能由于本研究的
干旱胁迫来自培养介质蛭石的缓慢失水, 而高盐和
冷是快速胁迫。正常条件下, 苜蓿 MtP5CS1 基因在
各个器官中的表达水平一样 , 但是却没有检测到
MtP5CS2的表达信号; 渗透胁迫下 MtP5CS1的表达
量没有增加, 但在苜蓿根中却检测到 MtP5CS2 基因
大量表达[6]。拟南芥 AtP5CS1 基因在大部分植物器
官中都表达, 但在分裂细胞中不表达, 而 AtP5CS2
基因在大部分植物器官中的表达信号都很弱, 但在
分裂细胞中却有强烈的表达[18]。我们的检测结果显
示, 普通菜豆 PvP5CS2 基因在叶片和根中都表达。
这些结果说明, PvP5CS2 基因的表达具有胁迫响应
和器官的特异性。
1126 作 物 学 报 第 34卷

渗透胁迫条件下植物细胞内脯氨酸含量的升高
是主动积累(合成代谢的加强和分解代谢的抑制)和
被动积累(细胞相对含水量的降低)共同作用的结果,
随着渗透胁迫时间的延长, 由被动积累而引起的脯
氨酸含量的上升会逐渐加大[4,19]。但本文研究表明,
随着胁迫时间的延长, 普通菜豆叶片和根中脯氨酸
含量出现下降趋势。这说明本研究所观察到的脯氨
酸含量的增加不仅仅是由被动积累所致。Yoshiba等
[5]发现在脱水处理拟南芥中的 AtP5CS mRNA 及
Igarashi等[7]观察到盐处理水稻中的 OsP5CS mRNA
积累均早于脯氨酸的积累, 据此他们认为 AtP5CS和
OsP5CS 分别在拟南芥和水稻的脯氨酸合成中起重
要作用。本文研究结果显示 , 3 种胁迫均诱导
PvP5CS2 基因大量表达 , 随着基因表达量的提高 ,
脯氨酸的积累也逐渐提高, 同时 PvP5CS2 基因转录
水平达到高峰期的时间早于脯氨酸的积累。这说明,
逆境胁迫条件下 PvP5CS2 基因和 OsP5CS、AtP5CS
基因一样可能都在转录水平上控制着脯氨酸的生物
合成。逆境胁迫可以抑制植物体脯氨酸的降解代谢,
从而导致脯氨酸含量的增加[19]。因此, 本文观察到
渗透胁迫下普通菜豆叶和根中脯氨酸含量的上升 ,
可能是合成代谢加强、分解代谢抑制以及细胞相对
含水量减少等原因共同所致。
目前有关参与脯氨酸合成相关酶的亚细胞定位
报道很少。Williamson 等[20]和 Szoke 等[21]的结果显
示, P5CR酶定位于细胞质和质体, Kishor等[19]推测
植物的 P5CS 蛋白可能位于叶绿体, 限制性酶切片
段长度多态性定位的结果显示, 拟南芥和西红柿的
P5CS 基因都位于核基因组上 [18,22]。本研究对
PvP5CS-GFP 融合蛋白的亚细胞定位结果显示 ,
PvP5CS蛋白主要定位在细胞膜和核。
4 结论
干旱、高盐和冷胁迫诱导普通菜豆幼苗叶片和
根中 PvP5CS2 基因表达, 并引起脯氨酸大量积累;
PvP5CS2 基因转录水平的提高早于脯氨酸的积累 ,
PvP5CS2基因表达水平调控叶和根中脯氨酸的合成;
冷胁迫下, PvP5CS2 基因在根中较叶片中转录水平
高。PvP5CS2蛋白定位于细胞核和膜上。
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