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Cloning of Citrate Synthase Gene in Rapeseed(Brassica napus L.) and Its Expression under Stresses

油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达


As a key enzyme of some metabolisms, citrate synthase shows a sign for metabolism. In order to investigate the function of citrate synthase gene, the cDNA encoding citrate synthase was cloned from rapeseed leaf by RT-PCR. It was 1 659 bp long and encoded a protein with 476 amino acids. The deduced protein sequence had a mitochondrial targeting signal in N-terminal, which was very similar to the citrate synthase in Arabidopsis thaliana (96.0%). Alignment analysis showed that citrate synthase gene had high homology in plants. Under different stresses, we tested the expression of citrate synthase gene in rapeseed leaf by using semi-quantitative PCR. The expression of citrate synthase gene had no obvious change in stresses of salt, dark, high illumination, while was increased at different time in treatments of water logging, drought, IAA, and 6-BA. Interestingly the effect of ABA was contrary to that of IAA. In the treatment of sclerotium blight, the expression of citrate synthase gene was depressed. There was a saddle curve of citrate synthase gene expression in the treatment of gibberellin. The results from real-time PCR of several treatments were mainly in accord with that from semi-quantitative PCR.


全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(1): 33−40 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2006CB101607), 国家自然科学基金项目(30600395)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 王汉中, E-mail: wanghz@oilcrops.cn; Tel: 027-86811916
第一作者联系方式: E-mail: tongjins@sohu.com
Received(收稿日期): 2008-05-06; Accepted(接受日期): 2008-07-16.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00033
油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达
童 晋 詹高淼 王新发 刘贵华 华 玮 王汉中*
中国农科院油料作物研究所 / 农业部油料作物遗传改良重点开放实验室, 湖北武汉 430062
摘 要: 柠檬酸合酶是植物多种代谢途径的限速酶, 及代谢变化的标志酶。为了解油菜柠檬酸合酶基因的生理功能,
以甘蓝型油菜叶片 cDNA为模板, 设计特异性引物, 获得一编码柠檬酸合酶基因的 cDNA序列, 全长 1 659 bp, ORF
区含 476 个氨基酸残基, 序列比对显示其蛋白序列与拟南芥有较高的同源性(96.0%), 氨基末端含一线粒体靶信号。
聚类分析表明, 油菜柠檬酸合酶基因与其他植物内该基因高度同源。对油菜幼苗进行植物生长调节物质、高温和低
温、强光照和弱光照、盐、菌核病、干旱和水渍等处理, 采用半定量 PCR法对油菜叶片柠檬酸合酶基因的表达模式
进行检测, 发现在盐胁迫、暗光和强光的处理下, 柠檬酸合酶基因的表达基本没有变化; 在水渍、干旱、IAA和 6-BA
胁迫下, 其表达有所升高, 但出现峰值的时间不同, ABA 对表达模式的影响与 IAA 相反; 感染菌核病后其表达降低;
对 GA3的应答呈鞍型。对部分处理采用荧光定量 PCR验证, 其结果与半定量 PCR结果基本一致。
关键词: 油菜; 柠檬酸合酶; 表达模式; 胁迫
Cloning of Citrate Synthase Gene in Rapeseed (Brassica napus L.) and Its
Expression under Stresses
TONG Jin, ZHAN Gao-Miao, WANG Xin-Fa, LIU Gui-Hua, HUA Wei, and WANG Han-Zhong*
Oil Crops Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430062, China
Abstract: As a key enzyme of some metabolisms, citrate synthase shows a sign for metabolism. In order to investigate the func-
tion of citrate synthase gene, the cDNA encoding citrate synthase was cloned from rapeseed leaf by RT-PCR. It was 1 659 bp long
and encoded a protein with 476 amino acids. The deduced protein sequence had a mitochondrial targeting signal in N-terminal,
which was very similar to the citrate synthase in Arabidopsis thaliana (96.0%). Alignment analysis showed that citrate synthase
gene had high homology in plants. Under different stresses, we tested the expression of citrate synthase gene in rapeseed leaf by
using semi-quantitative PCR. The expression of citrate synthase gene had no obvious change in stresses of salt, dark, high illumi-
nation, while was increased at different time in treatments of water logging, drought, IAA, and 6-BA. Interestingly the effect of
ABA was contrary to that of IAA. In the treatment of sclerotium blight, the expression of citrate synthase gene was depressed.
There was a saddle curve of citrate synthase gene expression in the treatment of gibberellin. The results from real-time PCR of
several treatments were mainly in accord with that from semi-quantitative PCR.
Keywords: Rapeseed (Brassica napus L.); Citrate synthase; Expression pattern; Stress
油菜种植面积和总产量在油料作物中占有相当
大的比例。在中国, 油菜是继稻、麦、玉米、大豆
之后的第 5大作物, 在农业生产上占有重要地位[1]。
在不同的栽培条件下, 如温度和光照、盐分、水分
供应的差异, 可以造成油菜生长情况不同, 进而影
响油菜籽的产量及油菜籽中的含油量。这些外界因
素对油菜生长和代谢的影响, 是通过调节代谢途径
中关键酶的活性来实现。研究油菜代谢的关键酶 ,
对深入了解其脂肪酸合成的过程及其调控因子, 以
及代谢与栽培条件的关系, 从而提高油菜的产量和
含油量, 都具有重要的理论意义和应用价值。在三
羧酸循环中 , 柠檬酸合酶(citrate synthase, CS, EC
4.1.3.7)催化草酰乙酸和乙酰辅酶 A 合成柠檬酸, 是
3个限速酶之一[2-3]。真核细胞中, 存在有乙醛酸循环
34 作 物 学 报 第 35卷

体和线粒体两种结构的柠檬酸合酶, 由两个相同的
45 kD 的亚基构成的同聚酶, 相对分子量通常为 90
kD, 活性调控因子有 NADH、OAA、AMP、ATP和
KCl, 以及酶本身的聚合形态[4]。柠檬酸合酶的活性
变化, 直接导致细胞乙酰辅酶A池的变化, 而乙酰辅
酶 A是脂肪酸合成的主要原料来源, 乙酰辅酶 A池
的变化必将直接影响脂肪酸的合成, 因此, 对这个
酶的研究可以加深对糖代谢与脂肪酸合成关系的了
解[5]。
由于柠檬酸在植物代谢中起重要作用 , 因此 ,
对柠檬酸合酶的研究逐渐成为热点[6]。在拟南芥中
发现, 溶酶体的柠檬酸合酶在种子萌发和脂肪酸动
员中起重要作用[7]。Koyama 等[8]成功地将拟南芥柠
檬酸合酶基因导入萝卜细胞, 其培养的转基因萝卜
细胞柠檬酸合酶活性比野生型高出 19%, 在含铝的
培养基上,转基因细胞生长速度比野生型提高 22%~
40%, 这证明提高柠檬酸合酶的高表达能提高植物
细胞对铝毒害的抗性。同时, 他们将胡萝卜的柠檬
酸合酶基因转入拟南芥, 得到的转基因植株中, 柠
檬酸合酶活性增高了近 30%, 在含铝的土壤上, 拟南
芥生长速度和柠檬酸合酶的表达量呈正相关[9]。张珊
珊等[10]从水稻中克隆到 CS基因的 cDNA全长序列,
推定蛋白序列与红葡萄、烟草、甜菜、拟南芥和柑
橘等物种都有较高的同源性(>70%), 氨基末端含
一线粒体靶信号。Southern 分析表明此基因在水稻
基因组中具多个拷贝[10]。胡利华等[11]利用农杆菌介
导法将柠檬酸合酶基因水稻中 , 得到了转基因后
代。
此外, 在果实的成熟过程中, 有机酸的积累与
柠檬酸合酶的表达有关。文涛等[12]研究表明, 在脐
橙果实发育过程中, 柠檬酸合酶活性与有机酸含量
变化趋势一致, 呈极显著正相关。张秀梅等[13]发现,
在菠萝的成熟过程中 , 柠檬酸合酶的活性的增加 ,
伴随着柠檬酸的积累。
近年来, 对植物柠檬酸合酶的研究, 集中在铝
毒害和果实成熟方面, 而对植物激素、温度和光照、
盐、干旱和水渍等条件下的应答研究鲜见报道。作
为重要的油料作物, 对甘蓝型油菜合成代谢调控的
研究越来越多[14-15]。然而对油菜柠檬酸合酶的基因
克隆尚无报道。本实验拟通过对油菜柠檬酸合酶基
因的克隆及表达的探索, 为进一步研究该酶的调控
机制提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
大肠杆菌 E. coli DH5α为本实验室保存。甘蓝
型油菜(Brassica napus)品种中双 9 号为本实验室繁
育保存。Taq酶、克隆载体 pTZ57R/T购自 Fermentas
公司。总 RNA提取试剂盒购自 QIANGEN。引物合
成与序列测定由上海生物工程公司完成。植物生长
调节剂购自 Fluka公司, 均为分析纯, 配制成 0.1 mg
L−1 IAA, 10 mg L−1 GA3, 0.1 mg L−1 6-BA, 3 mg L−1
ABA的水溶液。
1.2 总 RNA的提取及逆转录
按总 RNA 提取试剂盒(QIAGEN)操作说明进
行。用电泳及分光光度法检测产物总 RNA纯度。采
用 Promega 逆转录试剂盒。逆转录反应体系含总
RNA样品 5 μL, 引物 0.5 μg μL−1 oligo dT 1 μL, 5×
酶反应缓冲液 5 μL, dNTP(2.5 mmol L−1) 1 μL, RNa-
sin (40 U μL−1) 1 μL, MMLV-RT (200 U μL−1) 1 μL,
加水至 25 μL。于 42℃温浴 60 min, 70℃ 5 min灭活
逆转录酶。
1.3 引物设计与合成
将拟南芥柠檬酸合酶 cDNA 序列(gi 30689692)
输入 GenBank进行 Blast, 获得多个重合度较高油菜
的 EST片断, 根据这些油菜柠檬酸合酶已知 EST片
段, 利用软件 DNAMAN 设计编码区特异引物, 上
游为 5′-CTGGTTTTGAGTTTTGGAGAATG-3′, 下
游为 5′-GGCTTCTCTCTGAGTTGAAGTG-3′, 由上
海生物工程公司合成。
1.4 PCR扩增、克隆与测序
PCR 反应总体积为 20 μL, 含 10×酶反应缓冲
液 2 μL, MgCl2 (25 mmol L−1) 1 μL, dNTP (2.5 mmol
L−1) 0.5 μL, 引物(10 mmol L−1)各 0.5 μL, 反转录所
得的 cDNA 0.5 μL, Taq酶(5 U μL−1) 0.2 μL。反应程
序为 94℃预变性 5 min, 94℃变性 30 s, 55℃退火 30 s,
72℃延伸 2 min, 共 35个循环。扩增产物经 1%(V/W)
琼脂糖凝胶电泳分离后 , 用 DNA 凝胶回收试剂盒
(Fermentas)将目的片段回收纯化, 连接于克隆载体
pTZ57R/T上。将连接好的质粒热激转化已制备好的
感受态 E. coli DH5α。通过蓝白斑筛选和菌落 PCR
鉴定, 将阳性菌落于37℃振荡培养过夜, 次日收集菌
体, 送至上海生物工程公司测序。
1.5 同源搜索分析
将所预测的基因的氨基酸序列输入 GenBank进
行同源核酸序列搜索分析。
第 1期 童 晋等: 油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达 35


1.6 氨基酸序列及聚类分析
采用DNAMAN6.0和DNAStar5.0软件对基因的
核酸及编码的蛋白进行序列同源性分析及进化分
析。将基因编码的蛋白质序列输入 http://www.pre-
dictprotein.org网站进行二级结构分析。
1.7 油菜胁迫处理
将油菜播种于育苗钵中, 4~5 片真叶时用于处
理。在处理前及处理后 1、6 和 24 h 分别取叶片提
取 RNA。处理方法参照文献[16-18],略有改变。水
渍处理是将育苗钵浸泡至清水中, 水面淹没油菜根
部; 干旱胁迫用 10% PEG8000溶液喷洒油菜叶面及
根部; 盐胁迫是以 300 mmol L−1 NaCl2溶液喷洒叶
面及根部; 菌核病处理是将带菌核病病菌菌苔的琼
脂培养基切成小块 , 带菌的一面朝下置于叶片上 ,
喷水保湿后用塑料膜包裹固定; 植物生长调节剂处
理是将浓度分别为的 0.1 mg L−1 IAA, 10 mg L−1 GA3,
0.1 mg L−1 6-BA, 3 mg L−1 ABA溶液喷洒叶面及根
部; 高温和低温处理是在光照培养箱内, 正常光照
条件下, 分别以 40℃和 4℃培养; 暗光和强光处理
是在光照培养箱内, 正常温度条件下, 分别以黑暗
培养和强光照培养。总 RNA的提取与逆转录同 1.2。
1.8 半定量 PCR
方法同 Li[19]。柠檬酸合酶引物参照克隆的油菜
柠檬酸合酶 cDNA 序列设计, 上游引物为 5′-CAAT
TCCTGAGTGCCAGAAAG-3′; 下游引物为 5′-CCA
TAATCCAAAGATTTATCTG-3′。内参 β-Actin 引物
参照拟南芥 β-Actin cDNA 序列设计, 上游引物为 5′-
ATGGCCGATGGTGAGGACATTC-3′; 下游引物为
5′-GGTGCGACCACCTTGATCTTC-3′。
PCR 总体积为 20 μL, 含 10×酶反应缓冲液 2
μL, MgCl2 (25 mmol L−1)1 μL, dNTP (2.5 mmol L−1)
0.5 μL, 引物(10 mmol L−1)各 0.5 μL, 反转录所得的
cDNA 0.5 μL, Taq酶(5 U μL−1) 0.2 μL。PCR反应程
序为 94℃ 5 min; 94℃ 30 s, 55℃ 45 s, 72℃ 1 min,
26~30个循环; 72℃ 5 min。
采用 2%(V/W)琼脂糖凝胶电泳检测 PCR 产物,
上样量为 8 μL, 电泳条件为 100 V, 40 min, 电泳后
以 EB染色照相保存。
1.9 Real-time PCR
采用博奥生物生产的晶芯 RT-CyclerTM 236 进
行。按试剂盒(晶芯 EvaGreen)说明建立反应体系, 逆
转录产物加样量为 0.5 μL, 反应程序为 94℃ 5 min;
94℃ 30 s, 55℃ 45 s, 72℃ 30 s, 40个循环; 94℃
30 s。扩增段在 72℃延伸阶段进行末点荧光检测, 熔
解段全程荧光检测。
2 结果与分析
2.1 油菜柠檬酸合酶的基因克隆与分析
2.1.1 油菜柠檬酸合酶基因的扩增 以提取的油
菜叶片总 RNA为模板, 逆转录合成 cDNA。以 cDNA
为模板, 用克隆引物进行 RT-PCR扩增, PCR产物经
凝胶电泳检测。从电泳结果推测, 克隆的片段长度
为 1 700 bp左右(图 1)。



图 1 油菜柠檬酸合酶基因 PCR扩增的电泳检测
Fig. 1 PCR product of citrate synthase

2.1.2 目的片段序列测定及同源性分析 扩增产
物经琼脂糖凝胶电泳分离后, 用DNA凝胶回收试剂
盒将目的片段回收纯化, 连接于克隆载体 pTZ57R/T
上, 经 PCR 检测为阳性克隆后, 送至上海生物工程
公司测序。测序结果显示, 克隆到的油菜柠檬酸合
酶基因 cDNA长度为 1 659 bp, 开放阅读框(ORF)为
1 428 bp, 5′与 3′区分别具有 84个和 147个非编码核
苷酸序列, 推定氨基酸残基为 476 个, 核苷酸 85 位
的起始密码子 ATG 的序列与转录起始序列相一致
(Kozak sequence, A/GNNATGG)[19]。进一步分析表明,
在翻译起始密码子ATG 的上游, 相同阅读框内有一
个终止密码子 TGA, 下游有一个终止密码子 TAA, 所
以此序列包含全长 ORF区。采用分子生物学信息分析
软件 DNASTAR, 预测该蛋白相对分子量为 52.874 kD,
pI为 7.204。
用 DNAMAN 软件, 将推定的油菜柠檬酸合酶
蛋白质序列与桃(Prunus persica, AF367444.1)、柑橘
(Citrus junos, AY428532.1)、水稻 (Oryza sativa,
AK072950.1)、马铃薯(Solanum tuberosum, X75082.1)、
36 作 物 学 报 第 35卷

拟南芥(Arabidopsis thaliana, NM_180084.1)、胡萝卜
(Daucus carota, AB017159.1)等植物的柠檬酸合酶推
定蛋白质序列进行同源性序列分析(图 3), 其与拟南
芥的相似性为 96.0%, 与马铃薯、水稻、桃、柑橘、
胡萝卜的同源性分别为 80.8%、82.2%、83.1%、86.9%
和 83.2%。油菜柠檬酸合酶基因所编码的多肽氨基
末端含有一个线粒体靶信号, 富含带正电的氨基酸
残基, 如 Arg, 含羟基的残基主要为 Ser, 且不含酸性
残基和疏水端。该基因前导序列的氨基酸残基数和
分布, 与拟南芥编码柠檬酸合酶的基因前导序列相
似, 符合线粒体表达的特征[21]。因此, 可以初步认为
我们所克隆到的基因为油菜线粒体表达的柠檬酸合
酶编码基因。



图 2 油菜柠檬酸合酶的核酸序列以及其编码的氨基酸序列
Fig. 2 Sequence of nucleotide acids and deduced amino acids
of citrate synthase of Brassica napus
*表示相同阅读框内的终止密码子。
The in-frame stop codons are shown as *.
将该蛋白质序列输入网站 http://www.predict-
protein.org进行二级结构预测, 结果显示, 该蛋白质
中螺旋结构占 46.95%, 片层结构为 8.84%, 无规则
卷曲占 44.21%。53%的氨基酸残基暴露在蛋白质表
面, 47%氨基酸残基位于蛋白质内部。在 426~443氨
基酸残基处为一个穿膜序列, 该处形成一个穿膜螺
旋, 1~425为膜外区, 444~475为膜内区。
将桃(P. persica)、柑橘(C. junos)、水稻(O. sa-
tiva)、马铃薯(S. tuberosum)、拟南芥(A. thaliana)、
油菜(B. napus)、胡萝卜(D. carota)、人(H. sapiens)、
斑马鱼(D. rerio)、大肠杆菌(E. coli)的柠檬酸合酶推
定蛋白质序列进行聚类分析(图 4)。结果显示, 油菜
与拟南芥最先聚类合并 , 在进化上亲缘关系最近 ;
与人、斑马鱼亲缘关系较远, 与大肠杆菌关系最远。
充分说明油菜柠檬酸合酶基因在进化上与高等植物
高度同源。
2.2 柠檬酸合酶在各种胁迫下的表达
2.2.1 半定量 PCR 检测柠檬酸合酶的表达 取
各种处理后得到的叶片 cDNA, 经 β-Actin引物扩增
调整模板浓度一致后, 再以油菜柠檬酸合酶的特异
引物来扩增, 进行半定量 PCR 检测。柠檬酸合酶的
表达经半定量 RT-PCR检测结果如图 5所示。
可以看出, 不同的处理柠檬酸合酶基因的表达
随时间的变化不同。盐胁迫、暗光和强光处理后, 在
24 h之内, 除强光处理在 1 h有增加外, 基本没有表
达变化。在水渍和干旱胁迫下, 表达都表现出相同
的规律, 即在短时间内(1 h)急剧升高, 然后随着时
间的推移逐渐降低。在感染菌核病的情况下, 表达
量逐渐降低。在高温和低温处理时, 表达量都增加,
在 6 h时达到峰值, 然后又下降。
对不同的植物生长调节剂, 柠檬酸合酶基因的
应答不同。油菜经 IAA 和 6-BA 处理后, 柠檬酸合
酶的合成短时间内受到抑制, 但到 24 h 就急剧上
升。对赤霉素的应答表现为表达量短时间内升高后
又降低, 最终又升高。ABA 对叶片柠檬酸合酶的影
响与 IAA恰好相反。在短时间内, ABA造成该酶表
达量急剧升高, 随时间推移, 逐渐恢复到正常水平。
2.2.2 Real-time PCR 检测柠檬酸合酶基因的表达
选取半定量 PCR 差异较大的几个处理,进行
Real-time PCR再次检测, 结果表明(图 6), 柠檬酸合
酶基因表达的变化趋势与半定量 PCR检测的结果一
致。相对于半定量 PCR, 荧光定量 PCR是更为准确
的检测方法 , 其灵敏度和准确性都要好于半定量
第 1期 童 晋等: 油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达 37




图 3 油菜与柠檬酸合酶推定蛋白质序列与其他高等植物的同源性分析
Fig. 3 Alignment of the deduced amino acid sequence of citrate synthase of rapeseed with that of other plants
黑色表示相同的氨基酸残基, 灰色表示同源的氨基酸残基。
Black boxes for the identical residues, and gray boxes for the similar residues.
38 作 物 学 报 第 35卷



图 4 柠檬酸合酶的蛋白质序列聚类分析
Fig. 4 Cluster analysis based on citrate synthase amino acid sequences



图 5 柠檬酸合酶表达的半定量 PCR分析
Fig. 5 Semi-quantitative RT-PCR analysis of expression for citrate synthase gene after treatment
1:处理前; 2~4:处理后 1、6、24 h。
1: before treatment; 2–4: 1, 6, and 24 h after treatment.

PCR, 而且操作更为简便, 结果显示更直观, 数据可
以量化[22-23]。用这种方法对部分半定量 PCR的结果
进行重复, 都基本得到一致结果, 说明半定量 PCR
这种检测方法虽然相对较粗放 , 但结果还是可靠
的。
3 讨论
在不同处理中, 油菜叶片柠檬酸合酶基因的表
达模式不同。盐胁迫处理后, 在 24 h 之内, 表达基
本没有变化, 表明油菜幼苗对盐胁迫有一定的抗性,
这也符合前人的研究结果[23]。在强光处理下, 柠檬
酸合酶基因在 1 h表达增强,其后表达量恢复到正常
水平, 说明在强光下短时间内表达增加, 但很快植
物就适应了这种条件, 表达又恢复到正常水平。而
在黑暗处理下, 柠檬酸合酶基因表达与对照相比基
本没有变化。光照条件的不同, 在一定时间内基本
没有影响到表达, 说明在短时间内光照的不足或者
过量, 对柠檬酸合酶的表达影响不大。
在水渍、干旱、高温(40℃)和低温(4℃)胁迫下,
柠檬酸合酶基因表达在短时间内升高, 然后随着时
间的推移, 表达量逐渐降低。而有实验表明, 油菜在
上述条件下其代谢会发生变化 , 如在水渍处理下 ,
第 1期 童 晋等: 油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达 39




图 6 柠檬酸合酶基因表达的 Real-time PCR分析
Fig. 6 Real-time PCR analysis of expression of citrate synthase gene
A: 干旱胁迫; B:菌核病处理; C:ABA处理; D:高温处理。
A: drought; B: sclerotium blight; C: ABA; D: high temperature.

油菜的呼吸作用加强[25], 同时油菜中的可溶糖含量
与其抗寒性、抗旱性有密切关系[26-27]。这说明, 在
植物缺水、水渍、高温以及低温环境下, 以油菜柠
檬酸合酶表达升高来应对环境变化。在短时间的急
剧动员后, 油菜对不正常的水分供应和温度逐渐适
应, 表达又逐渐恢复。而表达量在水渍条件下, 24 h
后大大低于正常条件下。表明严重水渍时, 油菜叶
片糖的分解代谢受到抑制, 降到较低水平, 这时涝
害对油菜的伤害比较大。
油菜叶片在感染菌核病后, 多种酶的表达均会
发生改变[28]。本实验中在感染病菌后, 植物叶片随
着时间增加发病逐渐严重, 病斑慢慢长大。作为代
谢标志酶的柠檬酸合酶, 其基因表达降低, 植物在
染病后叶片的代谢受到抑制, 最终枯萎脱落。
柠檬酸合酶的应答在不同的植物生长调节剂处
理下结果也不同。油菜经 IAA 处理后, 短时间内表
达受到抑制, 到 24 h 时, 酶的合成就急剧上升。这
种现象可能与植物吸收生长素的速度相关。在激素
处理后, 短时间内生长素浓度较低, 造成植物的分
解代谢受到抑制, 柠檬酸合酶表达下降, 随着叶片
吸收生长素量的增加, 其浓度增高, 最终造成叶片
的柠檬酸合酶表达急剧增加。柠檬酸合酶对 GA3的
应答在短时间内升高后又降低, 最终又升高, 说明
GA3 对叶片代谢的影响是一个比较复杂的机制, 在
不同的阶段造成柠檬酸合酶表达强度不同。6-BA对
柠檬酸合酶的表达影响与 IAA 类似, 因为细胞分裂
素类和生长素类对植物的生理影响很多情况下都一
致。ABA对叶片柠檬酸合酶的影响与 IAA刚好相反,
也符合脱落酸与生长素相拮抗的原理[29]。
柠檬酸合酶在上述胁迫中的表达变化, 可以间
接推断出油菜叶片中三羧酸循环的变化, 这对研究
油菜的抗逆性和抗逆反应、糖的分解与合成强度以
及最终能量储存物质脂肪酸的代谢都有重要的意
义。研究人员可以根据油菜对胁迫和激素的反应 ,
进一步探索高产和抗逆的生理代谢指标, 以此来选
择合适的抗性品种以及适合的栽培条件, 为油菜的
育种和生产服务。有关该酶在油菜代谢和环境应答
中的功能的研究我们正在进行当中。
4 结论
在甘蓝型油菜中克隆到柠檬酸合酶包含ORF全
长的 cDNA 序列, 该序列在植物进化中高度保守。
在高温、低温、强光照、暗光、盐胁迫、干旱胁迫、
水渍、菌核病感染、以及各种植物生长调节剂等处
理条件下油菜柠檬酸合酶的转录均发生了变化, 证
明该酶广泛参与了植物的代谢调控和环境应答。
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