全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(10): 16831690 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由教育部重点科研项目(105116)和陕西省留学回国人员科研经费资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 胡银岗, E-mail: huyingang@126.com, huyingang@nwsuaf.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: linlinzhou1219@126.com; zhoulinlin1219@yahoo.com.cn
Received(收稿日期): 2010-02-02; Accepted(接受日期): 2010-04-21.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.01683
小麦雄性不育育性转换相关基因 TaG3BP 的克隆与表达分析
周琳璘 1 宋国琦 1 李红燕 1 胡银岗 1,2,3,* 何蓓如 1
1西北农林科技大学农学院, 陕西杨凌 712100; 2国家小麦改良中心杨凌分中心, 陕西杨凌 712100; 3陕西省农业分子生物学重点实验
室, 陕西杨凌 712100
摘 要: 为揭示 YS 型小麦温敏雄性不育的育性转换基础, 以该类型不育系 A3017 不育幼穗和可育幼穗为材料构建
正、反杂交 SSH-cDNA文库, 从可育文库中筛选出一个与 G3BP (Ras-GTPase activating protein SH3 domain-binding
protein)基因同源的 EST序列(GenBank登录号为 DY543200)。以该 EST序列的同源性比对和拼接结果为依据设计引
物, 在可育幼穗中扩增出一条 1 230 bp的 cDNA序列。该片段含有与 G3BP相似的由 409个氨基酸组成的结构域, 与
水稻 G3BP的氨基酸序列同源性为 79%, 被命名为 TaG3BP (GenBank登录号为 GU475149)。利用 Real-time PCR检
测 TaG3BP基因在YS型小麦温敏雄性不育系花药发育各时期中的表达模式, 发现该基因在育性转换的关键时期上调
表达, 且可育条件下的表达量高于同时期不育条件下的表达量。进一步对 TaG3BP 在 3 种不同类型的小麦 K 型雄性
不育材料的不育系及其保持系的幼穗中的表达模式进行半定量 RT-PCR 分析, 结果该基因在保持系幼穗中表达量较
高, 在不育系中表达量较低。表明该基因可能在其育性转换中具有重要作用。
关键词: 小麦; 温敏雄性不育; 育性转换; G3BP; 表达分析
Cloning and Expression Analysis of TaG3BP Gene Related to Fertility Conver-
sion in Male Sterile Lines of Wheat
ZHOU Lin-Lin1, SONG Guo-Qi1, LI Hong-Yan1, HU Yin-Gang1,2,3,*, and HE Bei-Ru1
1 College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2 Yangling Branch of China National Wheat Improvement Centre,
Yangling 712100, China; 3 Shaanxi Key Laboratory of Molecular Biology for Agriculture, Yangling 712100, China
Abstract: Thermo-photoperiod sensitive male sterile (TMS) wheat (Triticum astivum L.) is a valuable material for heterosis study
and utilization by means of two-line system. YS-type TMS lines are applicable in hybrid wheat in major wheat growing areas in
northern China. The objective of this study was to reveal the molecular basis of fertility conversion in YS-type TMS wheat.
YS-type TMS line A3017 was grown in a phytotron with controlled temperatures in favor of male sterility and fertility, respec-
tively. Two suppression subtractive hybridization (SSH) cDNA libraries were constructed using cDNA from the male sterile and
fertile young spikes of the same individuals that were orderly treated with temperature cycle (day/night) of 16℃/12℃ and 25℃
/16℃. Using a pair of primers designed on the basis of aligned homological sequence, RT-PCR amplification was carried out and
an EST of 1 230 bp in length (GenBank accession number: DY543200) was obtained from the fertile SSH-cDNA library, which
encodes 409 amino acid residues. The cDNA fragment contained the typical NTF2 and RRM domains of G3BP, and designated
TaG3BP (GenBank accession number: GU475149). The deduced amino acids had 79% of similarity with G3BP (Ras-GTPase
activating protein SH3 domain-binding protein) gene from Oryza sativa (BAD07751). The expression pattern of TaG3BP was
analyzed with Real-time PCR using anthers from the TMS line in various developmental periods under male sterile and fertile
conditions. In fertile anthers, TaG3BP gene was expressed in a higher level at the critical stage of fertility conversion (between
uninucleate and binucleate stages) as compared with that in sterile anthers. In the K-type male-sterile lines and their maintainers of
1B/1R, 1B, and non 1B/1R types, TaG3BP gene showed higher expression levels in the young spike of maintainers than in that of
the male-sterile lines. These results suggest that the expression of TaG3BP gene is related to fertility conversion in male-sterile
wheat lines.
Keywords: Common wheat; Thermo-sensitive male sterility; Fertility conversion; G3BP; Gene expression analysis
1684 作 物 学 报 第 36卷

光温敏雄性不育在作物杂种优势利用中具有较
大优势。1979 年日本学者 Sasakuma[1]发现具有 D2
型细胞质的 Norin26 异质系的育性表达与一定的日
长和温度相关, 各国学者相继育成一大批光温敏小
麦雄性不育系, YS型小麦温敏雄性不育系即是其中
最具应用潜力的一种[2]。
为揭示作物光温敏雄性不育的生物学基础, 促
进温光敏雄性不育系的选育和利用, 研究者对育性
相关基因进行了大量研究。王学德等[3]运用 DDRT-
PCR 技术比较了水稻雄性不育花药和可育花药的基
因表达差异, 发现两个特异表达片段。曹双河等 [4]
对小麦光温敏核雄性不育系农大 3338 的雄性不育
基因进行定位, 检测到两个光温敏核雄性不育基因
座位。Xing等[5]将小麦温敏材料 BNY-S的温敏基因
wtms1定位在 2B染色体上。Xing等[6]克隆了与小麦
温敏不育相关的基因 TaAPT2, Northern 分析表明,
该基因在不育温度下, 早期幼穗花粉育性转换时期
基因转录量明显减少。Guo等[7-8]发现光温敏小麦雄
性不育系 337S的不育性受两个隐性基因 wptms1和
wptms2控制, 进一步对其与华麦 8号 F2代的 243个
单株进行 SSR 分析, 将这两个隐性基因分别定位在
5B 和 2B 染色体上。赵昌平等[9]获得了小麦光温敏
雄性不育系 BS210 的 4 个候选基因片段。陈军方
等[10]分离到太谷核不育小麦的一段雄性不育保守序
列, RT-PCR分析表明, 该序列只在小麦可育花药中
表达, 而在小麦败育花药、叶片和根中不表达。
GTP 结合蛋白(GTP-binding protein)简称 G-蛋
白, 包括转录因子、微管蛋白和信号转导蛋白。真
核生物中已鉴定的小分子 GTP蛋白有 100多种, 根
据序列结构特征, 分为 5 个家族[11], 即 Ras、Rho、
Rab、Sar1/Arf和 Ran家族, 其中 Ras家族的主要功
能是调控胞质信号网络, 从而控制基因表达, 细胞
增殖, 分化和生长[12]。1996年, Parker等[13]首次从仓
鼠肺成纤维细胞(ER22)中克隆到能够与 Ras-GAP
(Ras-GTPase activating protein) SH3结构域特异性结
合的蛋白 G3BP (Ras-GTPase activating protein SH3
domain-binding protein)。进一步研究发现, G3BP是
一种多功能分子, 不仅具有 RNase 活性, 特异性降
解 c-myc mRNA的 3′非翻译区多个位点[14], 还能够
促进细胞进入 S期[15], 并具有 DNA解旋酶的功能[16]。
细胞只有处于生长状态下, G3BP才能与Ras-GAP结
合, 并且这种结合具有 Ras GTP依赖性。G-蛋白信
号传导系统研究表明, G-蛋白中的 Ras 家族的主要
功能是调控胞质信号网络, 从而控制基因表达、细
胞增殖、分化和生长[17], 而 G3BP 在 Ras 信号转导
途径中发挥重要的作用[18]。
宋国琦等[19-20]运用 cDNA-AFLP和 SSH技术对
YS 型小麦温敏不育系 A3017 不育和可育条件下的
基因表达差异进行分析, 获得了一些与小麦温敏雄
性不育育性转换相关的基因, 并对其涉及的代谢途
径进行了分析 , 笔者进一步对其中与不育相关的
MADS-box 基因进行了克隆与表达特性分析[21]。李
红艳等[22]构建了 YM型小麦温敏不育系 YM3314在
不育和可育环境下单核期幼穗的 SSH-cDNA 文库,
获得一些与小麦温敏雄性不育育性转换相关的差异
表达片段。本研究以从 YS 型小麦温敏雄性不育系
A3017 SSH-cDNA可育文库[20]中筛选出的 G3BP基
因同源的 EST 序列为探针, 通过电子克隆技术设计
引物, 从 YS 型温敏雄性不育系 A3017 可育幼穗的
cDNA中扩增出 G3BP基因片段, 运用 RT-PCR分析
该基因在 A3017 不育和可育幼穗中的表达模式, 并
采用 Real-time PCR技术分析其在 YS型小麦温敏雄
性不育系 A3017 的姊妹系 A731 不育与可育条件下
花粉母细胞各发育时期花药中 G3BP 基因的表达模
式, 进一步又对其在 3 种不同类型的小麦雄性不育
材料的不育系及其保持系的幼穗中的表达模式进行
半定量 RT-PCR 分析, 为探讨 G3BP 基因的表达与
小麦雄性不育系不育性的关系奠定了基础。
1 材料与方法
1.1 材料及其处理
YS 型小麦温敏雄性不育系 A3017 及其姊妹系
A731由西北农林科技大学选育。2008年秋播 A3017
在西北农林科技大学灌溉站实验田种植, 越冬后将
部分材料移植到营养钵中。缓苗后于人工气候箱进
行控温处理, 先使不育系 A3017 幼穗分化的减数分
裂期处于不育温度(昼 16 /℃ 夜 12 )℃ 条件下, 借助镜
检取花粉母细胞处于二核期的幼穗, 留一穗套袋自
交以检测自交结实率; 然后将剩余穗从基部第三茎
节剪掉, 待再生分蘖长出后使其幼穗分化的减数分
裂期处于可育温度(昼 25 /℃ 夜 20 )℃ 条件下, 借助镜
鉴取再生分蘖花粉母细胞二核期的幼穗, 同时留一
穗套袋自交以检测自交结实率。不育条件和可育条
件下, 自交穗的自交结实率分别为 0 和 83％, 表明
实验处理恰当。在大田不育与可育条件下, 借助镜
检冰上剥取YS型小麦温敏雄性不育系A731花粉母
第 10期 璘周琳 等: 小麦雄性不育育性转换相关基因 TaG3BP的克隆与表达分析 1685


细胞处于间期、单核期、单核至二核期、二核期和
三核期的花药于液氮中速冻, 70℃保存备用。
3 种类型的小麦不育系和保持系材料分别为
1B/1R类型(K3314A和 3314B)、具有斯卑尔脱小麦
(Triticum spelta var. duhamelianum) 1B染色体片段
的非 1B/1R 类型(K732 和 732B)和具有莫迦小麦(T.
macha) 1B染色体片段的非 1B/1R类型(KTm3314和
Tm3314B), 其不育系均为黏果山羊草(Ae. kotschyi)
细胞质, 保持系均为普通小麦细胞质。正常秋播条件
下, 这 3种不育系的不育性稳定, 保持系正常可育。不
育系和保持系材料正常秋播于西北农林科技大学农作
一站试验田, 借助镜检田间取花粉母细胞处于单核至
二核期的幼穗, 液氮速冻, 70℃保存备用。
1.2 小麦总 RNA的提取与纯化
采用离心柱型多糖多酚植物总 RNA 快速提取
试剂盒(BioTeke, 北京), 按说明书提取幼穗及花药
总 RNA。以微量紫外分光光度计(GENEQUANT pro,
Amersham Biosciences, 英国)检测浓度和纯度。
1.3 G3BP基因的 RT-PCR扩增
以 YS型小麦温敏雄性不育系 A3017可育 SSH-
cDNA 文库中与 G3BP 基因同源的 EST 序列
(GenBank 登录号为 DY543200)为信息探针 , 与
GenBank 的 dbEST 进行同源性比对, 找到与其具有
较高同源性的 Unigene 的 Ta.23445, 将该 UniGene
的所有 EST 序列下载后, 利用 The CAP Sequence
Assembly (http://bio.ifom-firc.it/ASSEMBLY/assem-
ble.html)在线进行序列拼接, 获得重叠群(contig)序
列, 利用 Primer Premier 5.0设计引物, KT-L为 5′-A
GGGACACGCTGATAACCAT-3′, KT-R为 5′-CCTC
CGCAACTACTACAATCTG-3′。
采用 AMV 反转录酶和 Oligo(dT)18合成 A3017
不育幼穗和可育幼穗第一链 cDNA, 以稀释 4 倍的
第一链 cDNA 为模板, 用引物 KT-L 和 KT-R 进行
RT-PCR扩增。扩增程序为 94℃变性 3 min; 94 1℃
min, 56.8 1℃ min, 72 1℃ min, 35个循环; 72℃延伸
10 min; 4℃保存。以 1%琼脂糖凝胶电泳检测 PCR
扩增产物 , 琼脂糖凝胶回收试剂盒 (Agarose Gel
DNA Purification Kit Ver 2.0, TaKaRa, 中国大连)回
收目的片段, 与 pGEM-T载体(Promega, 美国)连接,
转化大肠杆菌DH5α, 用含青霉素的 LB平板和 SP6、
T7引物菌落 PCR筛选阳性克隆, 送上海英骏生物有
限公司测序。
1.4 G3BP基因的序列分析
利用 NCBI 网站的 BLASTx 在线检索工具
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)进行序列同源
性比对, 用 InterProScan (http://www.ebi.ac.uk/Inter
ProzScan/index.html)进行在线结构域和功能位点预
测; 用 SubLoc v 1.0 软件(http://www.bioinfo.tsing-
hua.edu.cn/SubLoc/)进行亚细胞定位; 用MEGA 4进
行系统进化树分析。
1.5 G3BP基因表达模式的 Real time-PCR分析
以 A3017可育幼穗 cDNA扩增出的 G3BP基因
同源的序列(1 230 bp, GenBank登录号为GU475149)
为模板, 设计 Real time-PCR引物, G1-F为 5′-GGC
ACATTCCCAACATAAACAG-3′, G1-R 为 5′-AACA
GAAGCAAACCAGGCAAC-3′。根据小麦微管蛋白
基因 α-Tubulin序列(GenBank登录号为DQ435663.1)
设计内参引物 , N1-F 为 5′-ACATCTGCCGCCGCT
CCCTT-3′, N1-R为 5′-GCGCTGTTGGTGATTTCG-3′。
采用 PrimeScript RT reagent Kit (TaKaRa, 中国
大连)按说明合成 A731 各时期花药第一链 cDNA。
采用 SYBR Premix Ex Taq II (TaKaRa, 中国大连)试
剂盒, 按说明书配制反应体系, 采用 ABI 7300荧光
定量 PCR仪进行 Real time-PCR扩增。扩增程序为
95℃预变性 10 s, 95 5℃ s, 60 31℃ s, 40个循环。设
定在 60℃退火时收集荧光信号, 同时进行 ROX 值
校正。最后添加荧光 PCR产物, 进行溶解曲线分析。
每个模板设置 4 个重复, 并设置阴性对照。选用与
所测样品结构相似的 cDNA为标准品, 按 5×梯度稀
释 5 个梯度, 制作内参基因与 TaG3BP 基因的标准
曲线。采用双标准曲线法计算数据[23]。
1.6 G3BP基因表达模式的半定量 RT-PCR分析
根据小麦 18S rRNA 的序列设计一对特异引物
(IR-L: 5′-CTTCTTAGAGGGACTATGGC-3′和 IR-R:
5′-TACGGAAACCTTGTTACGAC-3′), 作为内参确
定半定量 RT-PCR 分析的 cDNA 模板用量。采用
AMV 反转录酶和 pd(N)6随机引物合成 3 种不育系
和保持系幼穗的 cDNA 第一链。半定量 RT-PCR 扩
增的反应体系为, 经内参调整的适宜体积的 cDNA
模板, 10×PCR buffer (含 Mg2+) 2.5 µL, 2.5 mmol L1
dNTPs 2 µL, 10 mmol L1 KT-L和 KT-R各 1.0 µL, 5
U µL1 Taq DNA聚合酶 0.25 µL, ddH2O补齐至 25
µL。PCR 反应程序同 RT-PCR 反应程序, 通过 1%
琼脂糖凝胶电泳分离检测扩增产物。
1686 作 物 学 报 第 36卷

2 结果与分析
2.1 G3BP基因的克隆及序列分析
分别以小麦不育幼穗和可育幼穗 cDNA为模板,
用引物 KT-L 和 KT-R 进行扩增, 可育幼穗的 cDNA
可以扩增出 1 230 bp的片段 , 而不育幼穗中扩增出
的目的条带很弱(图 1), 表明该基因在两种育性不同
幼穗中的表达存在差异, 可能与小麦温敏雄性不育
系的育性转换有关。
对可育幼穗中扩增的目标片段进行回收、克隆、
测序, 将序列与 GenBank 中的非冗余蛋白质数据库
进行同源性检索比较, 该序列与水稻 G3BP 的氨基
酸序列同源性为 79%, 与玉米 RNA 结合蛋白(RNA
binding protein)的氨基酸序列同源性为 72%, 与蓖
麻的 Ras-GTPase-activating protein-binding protein
同源性为 42%, 与拟南芥 nuclear transport factor 2
(NTF2) family protein/RNA recognition motif (RRM)-
containing protein 的氨基酸序列同源性为 41%, 与
黄瓜 nuclear transport family protein的氨基酸序列同
源性为 40%。

图 1 TaG3BP基因在温敏雄性不育系 A3017 不育和可育幼穗中
的 RT-PCR 表达分析
Fig. 1 RT-PCR expression analysis of TaG3BP in sterile and
fertile spikes of wheat male sterile line A3017
M: DL2000; B:不育幼穗; K:可育幼穗。
M: DL2000; B: sterile spike; K: fertile spike.

利用 InterProScan 软件对获得的差异表达片段
进行蛋白质结构域和功能位点预测, 发现其中最长
的一个结构域由 409个氨基酸组成 (图 2), 与编码
RNA结合Ras-GAP SH3相关结合蛋白(RNA-binding

图 2 TaG3BP 基因的结构域和功能位点预测
Fig. 2 Predicted structure domain and function loci of TaG3BP

第 10期 璘周琳 等: 小麦雄性不育育性转换相关基因 TaG3BP的克隆与表达分析 1687


Ras-GAP SH3 binding protein related)的结构域最为
相似。
进一步采用NCBI的 rpsblast分析其编码的蛋白
质氨基酸序列保守结构域(图 3), 发现其含有 Ras-
GAP SH3蛋白的保守域 NTF2和 RRM, 前者对大分
子、离子和小分子在细胞质和核中的运输起着很重
要的作用, 后者与 RNA识别密切相关, 由此推断克
隆到的 cDNA序列为小麦的 Ras-GAP SH3蛋白的编
码序列 , 被命名为 TaG3BP (GenBank 登录号为
GU475149)。采用 NCBI 对 Blastp 工具对 TaG3BP
推导的氨基酸序列与非冗余的蛋白质序列数据库的
比对结果表明, Ras-GTPase 激活蛋白与信息传递有
关, YS型小麦温敏雄性不育系的育性表达可能与该
蛋白在信息传递中的作用有关。对 TaG3BP 推导的
氨基酸序列分析表明, 该蛋白等电点为 4.91, 分子
量为 45 313.0, 不稳定指数为 48.13, 该蛋白被分类
为不稳定蛋白, 脂肪指数为 62.42, 疏水性总平均值
(GRAVY)为–0.648。利用 SubLoc v 1.0进行亚细胞
定位, 该蛋白被定位在细胞质中, 这与其在胞质中
发挥作用相一致。

图 3 TaG3BP 基因保守结构域分析
Fig. 3 Analysis of conserved domain of TaG3BP

采用 NCBI 的 blastp 工具对 TaG3BP 推导的氨
基酸序列与非冗余的蛋白质序列数据库进行比对分
析, 发现与水稻(Oryza sativa, BAD07751)、玉米(Zea
mays, NP-001148672)、拟南芥(Arabidopsis thaliana,
NP-199209)、蓖麻(Ricinus communis, XP-002526545)
和黄瓜(Cucumis sativus, ACA35266.1)的 TaG3BP编
码的氨基酸序列同源性较高(图 4), 其中, TaG3BP
与水稻和玉米的亲缘关系最近。

图 4 植物 TaG3BP 的系统进化树
Fig. 4 Phylogenetic tree of TaG3BP in some plant species

2.2 G3BP基因的 Real-time PCR分析
在YS型小麦温敏雄性不育系A731不育和可育
条件下花粉母细胞各发育时期花药中, TaG3BP基因
育性转换的关键时期(单核期至二核期)[19]表达量明
显增加, 且在可育条件下高于不育条件下(图 5), 表
明 TaG3BP 基因可能与小麦雄性不育育性转换相
关。
2.3 G3BP 基因在各类型不育系和保持系幼穗中
的表达模式
TaG3BP 基因的表达在 3 种不同类型的小麦不
育系和保持系的幼穗中存在明显差异, 在不育系中
较低 , 而在相应保持系中较高 (图 6), 进一步证明

图 5 TaG3BP 基因在温敏不育系 A731 不育和可育花药发育中
的相对表达分析
Fig. 5 Relative expression of TaG3BP in anthers of
thermo-sensitive wheat male sterile line A731 under male sterile
and fertile conditions

1688 作 物 学 报 第 36卷


图 6 TaG3BP 基因在不育系和保持系中的表达差异
Fig. 6 Difference of expression of TaG3BP between spikes of
male sterile wheat lines and their maintainers
M: DL2000; 1~6: 分别以 3314B、K3314A、Tm3314B、
KTm3314A、732B和 K732A幼穗的 cDNA为模板。
M: DL2000; 1–6: cDNA templates from 3314B, K3314A,
Tm3314B, KTm3314A, 732B, and K732A, respectively.

TaG3BP 基因的表达可能与小麦雄性不育的育性转
换有关。
3 讨论
植物雄性不育育性转换是一个非常复杂的发育
过程, 对其分子机制的研究将有助于更好地利用雄
性不育现象。黄庆榴等[24]利用 SDS-PAGE分析发现
粳型光敏核不育水稻 7001s 在育性转换过程中可育
花药比不育花药多两条分子量为 43 kD和 40 kD的
蛋白质谱带。Wang等 [25]证明水稻线粒体中的开放
阅读框 ORF79 在细胞质雄性不育水稻及转基因水
稻中的表达导致配子体雄性不育, 并克隆了两个含
有 RF-1位点的基因 RF1a和 RF1b, 这两个基因可以
沉默 ORF79 的 mRNA, 进而恢复育性。半定量
RT-PCR及实时定量 PCR分析发现, GhPG2基因在
棉花细胞质雄性不育系的花药、花瓣及 VI级花蕾中
的表达量低于其恢复系和保持系相应组织中的表达
量[26]。实时定量 PCR 分析表明, 水稻 SDS 和 RCK
基因在小花中优先表达, 在RNA干扰的转基因水稻
中这两个基因的表达量降低, 植株生长正常, 但花
粉的育性降低[27]。因此, 不同功能基因在育性转换
时期的表达变化导致植物雄性不育的育性转换, 反
映了育性转换相关基因在不同不育体系中的多样
性。本研究发现 TaG3BP 基因与 YS 型小麦温敏雄
性不育系育性转换相关, 在育性转换的关键时期明
显上调表达, 在可育幼穗中的表达量高于不育幼穗,
温度等环境因素如何诱导该基因大量表达, 进而导
致 YS 型温敏雄性不育系的育性恢复需要进一步研
究。
G-蛋白系统是真核生物信息传递的主要途径之
一, 其 Ras 类蛋白是细胞对多种胞外刺激作出应答
被激活的信号节点[18,28]。被激活的 Ras 与多种不同
催化活性的效应因子结合, 调控胞质信号网络, 从
而控制基因表达、细胞增殖、分化和生长 [12]。
Ras-GTPase 激活蛋白(G3BP)属于小 G 蛋白的 Ras
家族, 目前在植物界仅在水稻、蓖麻等物种中发现
G3BP基因, 但对其功能尚未进行深入的研究。对动
物 G3BP 基因的研究较多, 其主要功能是参与信号
传递, Briggs等[29]研究认为, G3BP的酶作用物是 Src
相关酪氨酸激酶(Src-related tyrosine kinase), 并且
G3BP 起到连接酪氨酸激酶信号系统与 Ras 信号通
路的作用。Kennedy等[30]通过研究老鼠 G3BPs功能,
发现 G3BPs 是连接酪氨酸激酶接受器和细胞质中
RNA 代谢的信号通路蛋白。Tocque 等[31]研究表明,
G3BP 是 Ras 信号通路下游的一个关键的受动器
(effector)。对癌细胞的研究也表明 G3BP 是 Ras 信
号通路下游的一个关键的受动器, 它将 Ras 信号通
路与细胞循环联系起来 [32]。本研究克隆的小麦
TaG3BP 基因具有 Ras-GAP SH3 蛋白的 NTF2 和
RRM两个典型保守域, 结合动物 G3BP基因的功能
研究结果, 推测植物中 G3BP 可能也是 Ras 信号通
路下游的一个关键受动器, 将植物体内信息网络中
的 Ras 信号通路与酪氨酸激酶信号通路联系起来,
因此推测 YS 型小麦温敏雄性不育系的育性表达与
Ras-GTPase 激活蛋白的信息传递有关 , 该基因的
大量表达将细胞质雄性不育系花药发育中的基因表
达缺陷修复过来, 导致育性转换。其功能尚需进一
步研究。
4 结论
从 YS 型小麦温敏雄性不育系的可育幼穗的
cDNA中克隆了一个与 G3BP (Ras-GTPase activating
protein SH3 domain-binding protein)高度同源的基因
片段 TaG3BP。该基因在 YS型小麦温敏雄性不育系
育性转换关键时期(单核期至二核期)呈上调表达 ,
且可育花药中的表达量高于相应时期不育花药中的
表达量。此外, 该基因在不育系的幼穗中表达量较
低, 在相应的保持系幼穗中表达量较高, 表明其表
达可能与小麦雄性不育的育性转换有关。
References
[1] Sasakuma T, Ohtuka I. Cytoplasmic effects of Aegilops species
having D genome in wheat: I. Cytoplasmic differentiation among
第 10期 璘周琳 等: 小麦雄性不育育性转换相关基因 TaG3BP的克隆与表达分析 1689


five species regarding pistillody induction. Seiken Ziho, 1979,
27/28: 5965
[2] He B-R(何蓓如), Dong P-H(董普辉), Song X-Y(宋喜悦). Study
on the thermo- sensitivity of thermo-sensitive male-sterile wheat
line A3314. J Triticeae Crop (麦类作物学报), 2003, 23(1): 16
(in Chinese with English abstract)
[3] Wang X D, Zhu Y G. mRNA differential display between sterile
and fertile anther of rice and analysis of cDNA differential frag-
ments. Sci China (Ser C), 1998, 41(2): 217224
[4] Cao S-H(曹双河), Guo X-L(郭小丽), Liu D-C(刘冬成), Zhang
X-Q(张相岐), Zhang A-M(张爱民). Preliminary gene-mapping
of photoperiod- temperature sensitive genic male sterility in
wheat (Triticum aestivum L.). Acta Genet Sin (遗传学报), 2004,
31(3): 293298 (in Chinese with English abstract)
[5] Xing Q H, Ru Z G, Zhou C J, Xue X, Liang C Y, Yang D E, Jin D
M, Wang B. Genetic analysis, molecular tagging and mapping of
the thermo-sensitive genic male-sterile gene (wtms1) in wheat.
Theor Appl Genet, 2003, 107: 15001504
[6] Xing Q H, Ru Z G, Li J, Zhou C J, Jin D M, Sun Y, Wang B.
Cloning a second form of adenine phosphoribosy1 transferase
gene (TaAPT2) from wheat and analysis of its association with
thermo-senstive genic male sterility (TGMS). Plant Sci, 2005,
169: 3745
[7] Guo R X, Sun D F, Cheng X D, Rong D F, Li C D. Inheritance of
thermo-photoperiod sensitive male sterility in wheat. Aust J
Agric Res, 2006, 57: 187192
[8] Guo R X, Sun D F, Tan Z B, Rong D F, Li C D. Two recessive
genes controlling thermophotoperiod-sensitive male sterility in
wheat. Theor Appl Genet, 2006, 112: 12711276
[9] Zhao C-P(赵昌平), Zhang L-P(张立平), Li Y-F(李云伏), Ma
R-C(马荣才), Shan F-H(单福华), Zhang F-T(张风廷), Ye Z-J(叶
志杰), Qin N(秦娜). Analysis of photoperiod-temperature sens-
tive male sterility relative genes in wheat with DDRT-PCR. Chin
J Biochem Mol Biol (中国生物化学与分子生物学报), 2007,
23(1): 5662 (in Chinese with English abstract)
[10] Chen J-F(陈军方), Ren Z-L(任正隆), Kong X-Y(孔秀英), Wu
J-J(吴佳洁), Zhou R-H(周荣华), Jia J-Z(贾继增). Isolation,
characterization and expression analysis of male sterility gene
homology sequence in wheat. Acta Genet Sin (遗传学报), 2005,
32(6): 566570 (in Chinese with English abstract)
[11] Dong J-H(董玖红), Wen J-F(文建凡). The structure and function
of small GTPase. Chem Life (生命的化学 ), 2005, 25(5):
422424 (in Chinese)
[12] Bischoff F, Molendijk A, Rajendrakumar C S V, Palme K. GTP-
binding proteins in plants. Cell Mol Life Sci, 1999, 55: 233256
[13] Parker F, Maurier F, Delumeau I, Duchesne M, Faucher D,
Debussche L, Dugue A, Schweighoffer F, Tocque B. A Ras-
GTPase-activating protein SH3-domain-binding protein. Mol
Cell Biol, 1996, 16: 25612569
[14] Gallouzi I E, Parker F, Chebli K, Maurier F, Labourier E, Barlat I,
Capony J P, Tocque B, Tazi J. A novel phosphorylation dependent
RNase activity of GAP SH3 binding protein: a potential link be-
tween signal transduction and RNA stability. Mol Cell Biol, 1998,
18: 39563965
[15] Guitard E, Parker F, Millon R, Abecassis J, Tocque B. G3BP is
overexpressed in human tumors and promotes S phase entry.
Cancer Lett, 2001, 162: 213221
[16] Costa M, Ochem A, Staub A, Falaschi A. Human DNA helicase
VIII: a DNA and RNA helicase corresponding to the G3BP pro-
tein, an element of the Ras transduction pathway. Nucl Acids Res,
1999, 27: 817821
[17] Duchesne M, Schweighoffer F, Parker F, Clerc F, Frobert Y,
Thang M N, Tocque B. Identification of the SH3 domain of GAP
as an essential sequence for Ras-GAP-mediated signaling.
Science, 1993, 259: 525528
[18] Katharine I, Renee S, David H, Derek K. Rasputin, more pro-
miscuous than ever: a review of G3BP. Int J Dev Biol, 2004, 48:
10651077
[19] Song G-Q(宋国琦), Hu Y-G(胡银岗), Lin F-Y(林凡云), Dong
P-H(董普辉), He B-R(何蓓如). cDNA-AFLP analysis of ferti-
lity-alteration genes in a thermo-sensitive male sterile line of YS
wheat. Acta Bot Boreal-Occident Sin (西北植物学报), 2006,
26(4): 661666 (in Chinese with English abstract)
[20] Song G-Q(宋国琦), Hu Y-G(胡银岗), Lin F-Y(林凡云), Dong
P-H(董普辉), He B-R(何蓓如). SSH analysis of fertility-related
genes of YS type thermo-sensitive male sterile line A3017. Acta
Bot Boreal-Occident Sin (西北植物学报 ), 2006, 26(7):
10311038 (in Chinese with English abstract)
[21] Zhou L-L( 璘周琳 ), Song G-Q(宋国琦), Li H-Y(李红燕), Hu
Y-G(胡银岗), He B-R(何蓓如). A MADS-Box transcription
factor related to fertility conversion in male sterile wheat lines.
Acta Agron Sin (作物学报), 2008, 34(4): 598604 (in Chinese
with English abstract)
[22] Li H-Y(李红燕), Zhou L-L( 璘周琳 ), He B-R(何蓓如), Hu
Y-G(胡银岗). Analysis on the genes related to fertility conver-
sion in wheat thermo-sensitive male-sterile line YM3314. Acta
Bot Boreal-Occident Sin (西北植物学报 ), 2009, 29(11):
21812188 (in Chinese with English abstract)
[23] Zhang C-Y(张驰宇), Xu S-G(徐顺高), Huang X-X(黄新祥). A
novel and convenient relative quantitative method of fluores-
cence real time RT-PCR assay based on slope of standard curve.
Prog Biochem Biophys (生物化学与生物物理进展), 2005, 32(9):
1690 作 物 学 报 第 36卷

883888 (in Chinese with English abstract)
[24] Huang Q-L(黄庆榴), Tang X-H(唐锡华), Mao J-L(茅剑蕾).
Photoperiodic and temperature responses of a japonica photope-
riod-sensitive male-sterile line 7001s and their effect on fertility
and anther protein. Acta Agron Sin (作物学报), 1994, 20(3):
156160 (in Chinese with English abstract)
[25] Wang Z H, Zou Y J, Li X Y, Zhang Q Y, Chen L T, Wu H, Su D
H, Chen Y L, Guo J X, Luo D, Long Y M, Zhong Y, Lin Y G.
Cytoplasmic male sterility of rice with Boro II cytoplasm is
caused by a cytotoxic peptide and is restored by two related PPR
motif genes via distinct modes of mRNA silencing. Plant Cell,
2006, 18: 676687
[26] Hou S-Y(侯思宇), Zhang R(张锐), Guo S-D(郭三堆). Cloning and
expression profile analysis of GhPG2 gene associated with fertility
in cotton (Gossypium hirsutum L.). Acta Agron Sin (作物学报),
2009, 35(11): 20082014 (in Chinese with English abstract)
[27] Chang L, Ma H, Xue H W. Functional conservation of the mei-
otic genes SDS and RCK in male meiosis in the monocot rice.
Cell Res, 2009, 19: 768782
[28] McCudden C R, Hains M D, Kimple R J, Siderovski D P,
Willard F S. G-protein signaling: back to the future. Cell Mol
Life Sci, 2005, 62: 551577
[29] Briggs S D, Bryant S S, Jove R, Sanderson S D, Smithgall T E.
The Ras GTPase-activating protein (GAP) is an SH3 domain-
binding protein and substrate for the Src-related tyrosine kinase,
Hck. J Biol Chem, 1995, 270: 1471814724
[30] Kennedy D, Wood S A, Ramsdale T, Tam P P, Steriner K A,
Mattick J S. Identification of a mouse orthologue of the human
Ras-GAP-SH3-domain binding protein and structural confirma-
tion that these proteins contain an RNA recognition motif. Bio-
med Pept Proteins Nucl Acids, 1996, 2: 9399
[31] Tocque B, Delumeau I, Parker F, Maurier F, Multon M C,
Schweighoffer F. Ras-GTPase activating protein (GAP): a puta-
tive effector for Ras. Cell Signal, 1997, 9: 153158
[32] Barnes C J, Li F, Mandal M, Yang Z B, Sahin A A, Kumar R.
Heregulin induces expression, ATPase activity, and nuclear lo-
calization of G3BP, a Ras signaling component, in human breast
tumors. Cancer Res, 2002, 62: 12511255




科学出版社生物分社新书推介
《细胞信号转导》（基础篇 第四版）
国家科学技术学术著作出版基金资助出版（研究生创新教育系列丛书）
孙大业 崔素娟 孙颖 主编
978-7-03-028558-4 ￥56.00 2010年 8月出版
细胞信号转导是研究生物信息流或细胞通讯的重要前沿领域，其基本思想
已经广泛地深入到生命科学的各个领域，成为解决生命科学许多问题分子机制
的核心思路。本书主要介绍细胞信号转导的基础知识及相关的研究方法，包括
胞间信号与受体、G蛋白跨膜机制、经典胞内信使信号途径、非经典信号途径、
信号蛋白的可逆磷酸化及泛素化等其他修饰、细胞信号的网络特点等共十二章。
所编内容在前三版的基础上进行了更新，部分彻底改写，反映了该领域的新成
果。本书可供从事生物学、农学、医学的科技工作者，以及高等院校相关专业
的师生学习参考。

欢迎各界人士邮购科学出版社各类图书
联系人: 科学出版社科学销售中心 周文宇 电话: 010-64031535 E-mail: zhouwenyu@mail.sciencep.com
网上订购: http://www.dangdang.com http://www.amazon.cn
联系科学出版中心生物分社: 010-64012501 http://www.lifescience.com.cn E-mail: lifescience@mail.sciencep.com
更多精彩图书请登陆网站, 欢迎致电索要书目
ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ