全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(8): 1358−1365 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家自然科学基金项目(30571186); 湖南省自然科学基金项目(08JJ5020)
作者简介: 黄妤(1982−), 女, 细胞生物学硕士研究生。
*
通讯作者(Corresponding author): 张学文, 教授。E-mail: xwzhang@hunau.net
Received(收稿日期): 2007-11-02; Accepted(接受日期): 2008-02-02.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01358
苎麻生长素结合蛋白 ABP1基因 cDNA的克隆及表达
黄 妤 1 刘 峰 2 郭清泉 2 张学文 1,*
(1 湖南农业大学生物科学技术学院, 湖南长沙 410128; 2 湖南农业大学苎麻研究所, 湖南长沙 410128)
摘 要: 以苎麻[Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.]栽培种湘苎 3号为材料, 通过简并引物 RT- PCR 结合 RACE技术克隆
了苎麻生长素结合蛋白 ABP1基因的全长 cDNA分子, 其序列全长为 849 bp, 编码一段 189个氨基酸的推导蛋白质。
经基因比对及蛋白质结构分析与已报道的几种植物生长素结合蛋白有高同源性, 认为是苎麻生长素结合蛋白基因
cDNA, 命名为 BnABP1。半定量 RT-PCR 分析结果显示 ABP1 在苎麻三麻成熟期的茎、叶和芽组织中均有表达, 其
表达量为芽＞叶＞茎, 相对内标分子 18S rRNA的表达量依次为 0.755、0.632和 0.360。但在根中没有检测到表达, 说
明该基因更多地表达于细胞生长旺盛的幼嫩组织。
关键词: 苎麻; 生长素结合蛋白; cDNA克隆; 表达分析
Cloning and Expression of Auxin-binding Proteins 1 Gene in Ramie
[Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.]
HUANG Yu1, LIU Feng2, GUO Qing-Quan2, and ZHANG Xue-Wen1,*
(1 College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, Hunan; 2 Institute of Ramie Science, Hunan Agricul-
tural University, Changsha 410128, Hunan, China)
Abstract: Auxin, a kind of phytohormone discovered quite earlier, affects many processes of plant growth. If we identify the
receptor interplaying with auxin directly and find out how the signal transfered into the tissue cells, it can help us to learn the
mechanism of auxin effection, detecting many processes about plant’s growth deeply. ABP1 (auxin binding protein 1) was cloned
from upland cotton (Gossypium hirsutum Linn.), capsicum, etc. But there is not any report about the auxin binding protein of
ramie. In this paper the ABP1 cDNA core sequence was cloned by PCR with the primers designed using Boehmeria nivea(Linn.)
Gaud as material. The identical molecules were cloned through 5 and 3 RACE and the whole sequence of the cDNA was cloned
and sequenced which was a 849 bp molecule and could be translated into putative protein with 189 amino acids. BLAST analysis
confirmed that this cDNA sequence shared a high homology with reported ABP gene of plants. It was designated as BnABP1
according to the auxin binding protein gene nomination habit and was submitted to GenBank with an accession number
EU195804. In order to investigate the expression and regulation roles of BnABP1 in different tissues of ramie, the
non-conservative sequence at 3-end of BnABP1 was selected as target and its expression was detected by semi-quantitative
RT-PCR with 18S rRNA as internal control. After running the PCR with various cycles the products electrophoresed in agarose gel
and the integrating optic density (IOD) of bands was detected with gel analysis software. We take the ratio of IOD as relative ex-
pressive quantity. The results indicated the expression of BnABP1 could be found in leaf, stem and bud but not in root in ramie.
The expression level in bud, leaf and stem was with the relative content of 0.755, 0.632, and 0.360 respectively compared with
that of 18S rRNA. Thus BnABP1 maybe expresses mostly in the tender tissues of plant.
Keywords: Ramie(Boehmeria nivea); Auxin-binding Proteins 1(ABP1); cDNA cloning; Expression analysis
生长素是最早发现的一类植物激素, 它控制植
物生长发育的许多过程, 如促进侧根形成、维管组
织分化、顶端优势以及植物的向性反应等[1]。但不
同植物组织对生长素的敏感性和反应不同, 这是信
第 8期 黄 妤等: 苎麻生长素结合蛋白 ABP1基因 cDNA的克隆及表达 1359


号转导途径的复杂性引起的[2-4]。如果能识别直接与
生长素互作的蛋白—生长素受体, 并查明这个信号
如何被传递到组织细胞中, 就能为我们打开了解植
物生长素作用机制的大门, 对深入认识植物生长发
育的许多生理过程有重要意义[5-7]。
ABP包括 ABP-I (位于内质网膜上, 即 ABP1)、
ABP-II(可能位于液泡膜上)、ABP-III (位于质膜上)
以及生长素运输抑制剂 N-1-naphthylphthalamic
acid (NPA)和 2,3,5-三碘苯甲酸(TIBA)的结合蛋白
(一般称为 NPA结合蛋白, 位于质膜上)4类[8], 在植
物细胞内广泛分布。细胞质膜、内膜系统和细胞核
中都发现了ABP1的存在, 内质网是ABP1的主要分
布场所 [9], 细胞质中也发现了可溶性 ABP1[10-11]。
Harned 和 Jones[12]证实玉米黄化苗不同部位 ABP1
含量不同, 生长迅速的部位 APB1含量高; Napier[13]
认为 95%以上的 ABP1 滞留在内质网上 ; Shimo-
mura[14]证实 ABP1 在双子叶植物烟草与单子叶植物
玉米中以相同水平存在。近年来, 随着对 ABP1 研
究的深入, 证明 ABP1 行使生长素受体功能的证据
也越来越多[15-17]。生长素诱导的烟草原生质体过极
化反应可为 ABP1的抗体及抗外源 ABP1所加强[18]。
这提示 ABPl 为细胞对生长素产生过极化反应所必
需, 而且 ABP1存在于质膜外表面[19]。这样, 分子量
高达 12 kD 的抗体蛋白才可与之接触。Steffens[18]
的试验结果表明, 促使原生质体膨胀的生长素信号
是由位于原生质体外的 ABP1 感知的。并且烟草叶
片培养细胞中玉米 ABP1 的超量表达能够增强细胞
对生长素的敏感性 [20]。目前从陆地棉 [21]、辣椒 [22]
等植物中已经克隆出生长素结合蛋白基因, 但尚未
见关于苎麻生长素结合蛋白基因相关研究的报道。
本研究通过对苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因的分
离, 序列比较及表达分析初步了解了苎麻 ABP1 基
因的序列及表达模式, 认识了苎麻生长素结合蛋白
的结构与表达情况。
1 材料与方法
1.1 材料
苎麻[Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.]栽培种湘
苎 3号。
1.2 方法
采用生物信息学辅助分析, 以简并 PCR 结合
RACE 技术克隆苎麻生长素结合蛋白 ABP1 的基因,
并通过半定量 RT-PCR 的方法研究其在苎麻不同组
织中的相对表达量。
1.2.1 苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因 cDNA 序列
的克隆
取田间生长旺盛的苎麻幼嫩叶片组织约 100 mg,
以安比奥公司(Ambiogen)植物RNA提取试剂盒按说
明书分离其总 RNA。
1.2.1.1 BnABP1 cDNA 中间区段克隆 以陆地
棉 ABP1 蛋白氨基酸序列 (GenBank 登录号 :
ABM66812)为主要参照 , 运用 BLAST 程序对
GenBank进行联机搜索, 选取 SCORE和 E值较高的
前 25 个序列以在线 CLUSTALW1.82 程序进行序列
的多重比对, 分别在 N 末端和 C 末端找到两个高度
保守的氨基酸区域 , 设计简并引物 , 上游引物(A1)
为 5′-TGAAA (G/A) GT (A/G/T/C) GAG (G/A) T
(A/G/T) TGGCT-3′; 下游引物 (A2)为 5′-TTCCA
(A/T/G/C) A (C/T/G) CTG (G/A) TG (A/G/T) (A/G)
CATCAT-3′。
采用 RevertAid First Strand Synthesis Kit (Fer-
mentas)合成 cDNA 第一链。RT-PCR 体系为 25 μL,
以 RT mixture 1 μL 为模板, 加 10×PCR buffer 2.5
μL、10 mmol L−1 dNTP Mix 2.5 mmol L−1 each, 0.5
μL、10 μmol L−1 Forward primer 5 μL、10 μmol L−1
Reverse primer 2 5 μL、1 U μL−1 Taq DNA polymerase
0.5 μL (Fermentas)、25 mmol L−1 MgCl2 3 μL、Sterile
deionized water 7.5 μL。
采用 Eppendorf 5-331 梯度 PCR 仪进行 PCR,
反应程序为 95℃预变性 4 min, 94℃变性 1 min、48℃
退火 30 s、72℃延伸 1 min共 35循环, 最后 72℃延
伸 10 min。
将 PCR 产物进行切胶回收, 连接到 pMD18-T
(TaKaRa)载体上, 热激转化到大肠杆菌 InvαF感受
态细胞, 进行Amp抗性筛选和X-gal/IPTG蓝白斑筛
选。选取白色菌落做菌落 PCR, 将检测为阳性的菌
落进行液体培养, 以强碱法进行质粒 DNA 分离, 以
限制性内切酶酶切检测重组质粒插入目的片段, 选
取 PCR检测及酶切检测均为阳性的菌落送上海英骏
生物技术公司测序。
1.2.1.2 苎麻生长素结合蛋白 ABP1基因 cDNA5端
和 3′端序列的克隆 采用 BD SMART RACE
cDNA Amplification Kit (BD Bioscience Clontech)试
剂盒进行 3′端和 5′端的 RACE反应。3′ RACE反应
根据获得的苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因中间片
段设计特异引物 GSP2: 5′-AACATTTTCTCCAGGAT
CACGCACCCCG-3′; 5′-RACE反应根据获得的苎麻
1360 作 物 学 报 第 34卷

生长素结合蛋白 ABP1 基因中间片段设计特异扩增
引物 GSP1: 5′-AGA GAACTCTTGTGGTTTTCCGG
GGTAC-3′; 将 3′ RACE产物和 5′ RACE产物分别回
收, 并连接到 pMD18-T载体上, 按照 1.2.1.1的方法
经过菌落 PCR及双酶切鉴定, 分别挑取阳性单菌落,
送上海英骏生物技术公司测序。
1.2.1.3 苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因全长序列
的克隆 根据 5′ RACE、3′ RACE及中间序列测
序结果拼接而成的 ABP1cDNA, 重新设计扩增全长
基因 cDNA的引物: P1为 5′-GAAGTACGTTCACAG
AGTCG TGGTTTCA-3′; P2为 5′-CTTGGAGTTACA
GTTCATCCTTTTGATG-3′。
重新进行反转录并对体系进行 PCR 扩增, 将获
得的全长基因的 PCR产物经过胶回收、克隆、酶切
鉴定, 挑取阳性菌, 送上海英骏生物技术公司测序。
1.2.2 苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因序列生物信
息学分析 在 Clustal X 软件上进行序列比对, 在
DNAMAN和BioEdit软件上进行序列拼接、ORF查找、
ORF 翻译、蛋白质基本性质确定等, 在 NCBI 网站上
进行 GenBank BLAST 和蛋白质序列的 CDD搜索, 在
http://bip.weizmann.ac.il/ 、 http://www.expasy.org 和
http://www.predictprotein.org/等网站提供的各生物信
息学软件上进行蛋白质结构分析。
1.2.3 苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因在苎麻不同
组织中的表达
为了进一步了解生长素结合蛋白 ABP1 基因在
苎麻组织中的表达情况, 揭示其基因表达调控机制,
取田间栽种的成熟期的三麻为材料 , 分别分离其
芽、叶、茎和根组织总 RNA, 以 18S rRNA 为内标
基因, BnABP1 cDNA 3′非保守区域为检测目的基因,
应用 RT-PCR 技术对苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基
因的表达进行半定量分析。
1.2.3.1 苎麻不同组织总 RNA提取及 cDNA第一链
的合成 用安比奥植物总 RNA 提取试剂盒分别
提取苎麻根、茎、叶和芽总 RNA, 各取 5 μg总 RNA
采用 RevertAid First Strand Synthesis Kit (Fermentas)
以随机引物进行反转录合成 cDNA第一链。
1.2.3.2 半定量 PCR体系与设置 以随机引物进
行反转录, 以 18S rRNA基因为内参进行 PCR扩增。
目的基因扩增的 Forward primer EX1为 5′-CTCCAA
GATGCTTCTAACGAG-3′; Reverse primer EX2 为
5′-CATATACATGATTATCTATGT-3′。扩增目标分子
长度为 230 bp。
18S rRNA基因扩增的 Forward primer 18S-1为
5′-ATGATAACTCGACGGATCGC-3′; Reverse primer
18S-2 为 5′CTTGGATGTGGTAGCCG-3′。扩增分子
长度为 189 bp。
18S rRNA与目的基因采用同机分管扩增, PCR
体系 25 μL, 以 RT mixture 1 μL为模板, 加 10×PCR
buffer 2.5 μL、10 mmol L−1 dNTP Mix 2.5 mmol L−1
each, 1 μL、0 μmol L−1 Forward primer 1.5 μL、10
μmol L−1 Reverse primer 1.5 μL、1 U μL−1 Taq DNA
polymerase 0.5 μL (Fermentas)、25 mmol L−1 MgCl2
4 μL、Sterile deionized water 13 μL。
PCR程序为 95℃预变性 4 min、94℃变性 1 min、
44.3℃退火 30 s、72℃延伸 45 s, 分别循环 25、30、
35次, 最后 72℃延伸 10 min。
1.2.3.3 PCR 产物电泳和分析 PCR 产物经 1%
琼脂糖凝胶电泳检测, 并以天能凝胶成像系统拍照
成像, 以凝胶定量分析软件 Bandscan 对电泳图进行
条带密度扫描, 分别获得不同组织、不同反应循环
数的 ABP1基因和 18S rRNA基因的条带整合光密度
值(Integrated Optical Density, IOD)。
2 结果与分析
2.1 苎麻总 RNA的分离
RNA 琼脂糖凝胶电泳分析结果(图 1)显示, 28S
rRNA和 18S rRNA两条主带明显, 且 28S rRNA条
带亮度约为 18S rRNA 条带亮度的 2 倍。紫外检测
总 RNA浓度为 0.358 μg μL−1, OD260/OD280=1.81, 其
浓度和质量达到了反转录的要求。

图 1 苎麻总 RNA提取结果
Fig. 1 Total RNA preparated from ramie
第 8期 黄 妤等: 苎麻生长素结合蛋白 ABP1基因 cDNA的克隆及表达 1361


2.2 苎麻纤维素合成酶基因 cDNA序列的克隆
苎麻生长素结合蛋白基因 cDNA 序列中间片
段、3′端序列、5′端序列和全长克隆的 PCR 扩增结
果分别见图 2、图 3和图 4。以 cDNA为模板, 中间
片段扩增反应中, 以 A1 与 A2 引物扩增得到约 220
bp的条带; 3′ RACE扩增反应中, 以 GSP2与 UPM
引物扩增得到约 700 bp左右的条带; 5′ RACE扩增
反应中, 以 GSP1与 UPM引物扩增得到约 450 bp左
右的条带; 全长基因扩增反应中, 以 P1与 P2引物扩
增得到约 850 bp左右的条带。

图 2 BnABP1基因中间片段扩增
Fig. 2 PCR product of intermediate fragment of BnABP1
M: 1 kb DNA分子量标准; 1~3: 中间片段扩增结果。
M: 1 kb DNA marker; Lanes 1–3: product of intermediate fragment.


图 3 BnABP1基因 RACE扩增结果
Fig. 3 Product of BnABP1 RACE amplification
M: 1 kb DNA分子量标准; 1: 3′ RACE扩增结果; 2: 5′ RACE扩增
结果。
M: 1 kb DNA marker; Lane 1: product of 3′ RACE; Lane 2: product
of 5′ RACE.

2.3 苎麻纤维素合成酶基因 cDNA序列测定及生
物信息学分析
2.3.1 测序与序列分析 将两次 RACE和中间片
段的测序结果利用序列分析软件拼接起来, 得到苎
麻 ABP1 cDNA的全序列, 以此序列为基础, 重新设
计引物, 再对苎麻 RNA 进行 RT-PCR, 并克隆全长
编码区的苎麻 ABP1 cDNA 分子。全长 cDNA 的测
序结果与计算机拼接 RACE序列有 4个核苷酸差异,
最后序列分析以全长序列 RT-PCR 为据, 可以编码
一段 189个氨基酸的推导性蛋白质(图 5)。

图 4 BnABP1基因 cDNA全长扩增
Fig. 4 PCR product of whole sequence of BnABP1 cDNA
M: 1 kb DNA 分子量标准; 1: 全长扩增结果
M: 1 kb DNA marker; Lane 1: Amplified molecules in expected size


图 5 BnABP1 cDNA序列及推导蛋白质序列
Fig. 5 BnABP1 cDNA sequences and encoded putative protein
sequences

用 BLAST 在线分析软件 http://ncbi.nlm.nig.gov/
blast将 BnABP1 基因 cDNA 全序列及推导蛋白质与
GenBank 中的序列进行同源性比较, 发现该基因序
列与陆地棉(Gossypium hirsutum, EF189197.1)、毛白
杨 (Populus tomentosa, AY660747.1)、苹果 (Malus×
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domestica, U77952.1)、香橙(Citrus sinensis, AY362042.1)、
向 日 葵 (Helianthus annuus, AF450281.1) 、 杜 仲
(Eucommia ulmoides, AY509875.2)等植物 ABP1基因
具有较高同源性达 80%以上; 氨基酸水平与陆地棉
(Gossypium hirsutum, ABM66812.1)、毛白杨(Populus
tomentosa, AV84584.1)、苹果 (Malus × domestica,
AAB47752.1)、番茄 (Solanum lycopersicum, CAA09-
882.1)、辣椒(Capsicum annuum, CAA88361.1)、杜仲
(Eucommia ulmoides, AAR97944.2) 、 拟 南 芥
(Arabidopsis, AAM64865)等植物的生长素结合蛋白
ABP1 同源性也高达 80%以上, 其中与陆地棉的亲
缘关系最近(图 6)。表明该 cDNA为苎麻生长素结合
蛋白基因序列。将该基因登录到 GenBank, 登录号
为 EU195804。

图 6 苎麻 BnABP1基因编码的氨基酸序列在 GenBank中的同源性比较
Fig. 6 Homology comparison of the ramie BnABP1 with the amino acid sequence of GENBANK

2.3.2 苎麻纤维素合成酶基因编码蛋白结构特征分
析 信号肽是引导翻译出的前体蛋白通过细胞膜
分泌到胞外的一段序列, 经切除信号肽序列后的前
体蛋白才可能成为具有正常功能的成熟蛋白。将本
研究的苎麻生长素结合蛋白 ABP1 氨基酸序列在网
站 http://www.cbs.dtu.dk/services/ChloroP/上 , 通过
ChloroP 1.1 Server 进行信号肽位点预测, 结果表明
其信号肽切割位点在 N-端第 1 位与 17 位氨基酸残
第 8期 黄 妤等: 苎麻生长素结合蛋白 ABP1基因 cDNA的克隆及表达 1363


基之间, 成熟蛋白质为 172 个氨基酸。通过在线分
析软件 http://www.predictprotein.org/ 对苎麻生长素
结合蛋白 ABP1 蛋白质结构特征进行分析, 结果显
示在苎麻生长素结合蛋白 ABP1 蛋白质序列中包含
两个 N-糖基化位点, 分别位于第 35~38 位氨基酸残
基(NISE)和第 120~123 位氨基酸残基(NSTF); 蛋白
激酶 C磷酸化位点位于第 26~28位氨基酸残基(SIK);
酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点位于第 84~87 位氨基酸残
基(SCEE); 内质网结合位点位于第 186~189 位氨基
酸 残 基 (KDEL)等 基 序 。 通 过 在 线 分 析 软 件
http://www.cbs.dtu.dk/services/ 推测, 苎麻生长素结合
蛋白 ABP1 不包含任何跨膜区域, 可能不作为一个跨
膜蛋白。通过 ExPASY 网站 http://www.expasy.org/
tools/pi_tool.html 在线分析, 其等电点(pI)和分子量分
别为 6.030 kD和 21.444 kD。
2.4 表达分析
通过对目的基因 EX1-2 引物最佳退火温度、镁
离子浓度、PCR 反应循环数的确定以及 18S rRNA
基因扩增反应镁离子浓度优化, 确立扩增的体系参
数。在此反应条件下, 以不同苎麻组织 RNA RT-PCR,
经 25、30 和 35 次循环 PCR, 产物凝胶电泳观察。
在芽、叶、茎组织中能扩增出预期大小约 230 bp的
特异性条带, 表明苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因
在这些苎麻组织中均有表达。由于半定量表达实验
取深秋季节生长的成熟期三麻为材料, 而这个时期
的苎麻根系生长发育缓慢, 因此在本实验循环达 35
次后, 根组织中仍未扩增出目标分子, 说明三麻成
熟期的根中无 ABP1 基因的表达或表达量极低。内
标 18S rRNA基因扩增产物在约 189 bp处有一特异
性条带, 与预期大小一致(图 7)。以凝胶定量分析软

图 7 苎麻不同组织中 BnABP1和 18S rRNA基因 RT-PCR扩增产物电泳分析
Fig. 7 Gel electrophoresis of BnABP1 cDNA by RT-PCR with different ramie tissues
M: 1 kb DNA分子量标准; 1: 根; 2: 茎; 3: 芽; 4: 叶。
M: 1 kb DNA marker; 1: root; 2: stem; 3: bud; 4: leaf.

表 1 苎麻不同组织 ABP1和 18S rRNA基因扩增产物 IOD值
Table 1 Integrated OD of each band corresponded to BnABP1 and 18S rRNA of different tissues by 30 cycles of PCR
组织
Tissue
扩增分子
Target
重复 I
Repeat I
重复 II
Repeat II
重复 III
Repeat III
IOD比值平均值
IOD Mean
CV (%)
ABP1 0 0 0
18S rRNA 63811 52686 65252
根
Root
IOD 0 0 0 0


ABP1 31929 17922 20257
18S rRNA 88545 50958 55182
茎
Stem
IOD 0.3606 0.3517 0.3671 0.360±0.0053 1.47


ABP1 39331 54761 45060
18S rRNA 78533 64799 81800
叶
Leaf
IOD 0.5008 0.8451 0.5509 0.632±0.1418 22.43


ABP1 51074 35534 63026
18S rRNA 69086 56569 70295
芽
Bud
IOD 0.7393 0.6282 0.8966 0.755±0.0947 12.54
1364 作 物 学 报 第 34卷

件 Bandscan 对电泳图进行条带密度扫描, 比较苎麻
生长素结合蛋白ABP1和同组 18S rRNA基因扩增产
物的荧光强度, 计算出苎麻生长素结合蛋白 ABP1
在苎麻不同组织表达的相对含量(表 1, 图 8)。

图 8 苎麻不同组织 BnABP1基因表达的相对含量
Fig. 8 Relative expression level of BnABP1 gene in different
tissues

从图 8可见, 在茎中ABP1基因的相对表达量为
0.360, 叶为 0.632, 芽为 0.755, 但在根中没有检测
到 ABP1基因的表达, 总的表达量为芽>叶>茎。
3 讨论
现有研究表明, 各种植物的 ABP1 基因结构相
似, 编码的前体蛋白都具有主要的功能性基序, 在
氨基末端有一疏水信号序列, 利于 ABP1 在内质网
膜间的穿透和转移 , 起信号转导作用 ; 都有 3 个
13~20 个氨基酸组成的高度保守的结构域, 分别为
BoxA、BoxB、BoxC 和 1 个糖基化位点, 而在双子
叶植物中近 N 端还有另一个糖基化位点; 在羧基末
端的内质网滞留信号 Lys-Asp-Glu-Leu (KDEL)则使
得 ABP1 定位于内质网中的特定区域[23-24]。在本研
究中得到的苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因编码的
前体蛋白经推导分析发现其与其他已报道的植物
ABP1具有相同的功能性基序, 作为双子叶植物, 苎
麻 ABP1含有两个 N-糖基化位点(NISE和 NSTF); 3
个高度保守结构域 BoxA、BoxB和 BoxC, 分别位于
第 78~98 位氨基酸残基(TPIHRHSCEEVFVILKGT
GAL), 第 139~152 位氨基酸残基(HEDLQMLVIIS
RPP)以及第 154~173 位氨基酸残基 (KVFIYEDW
SMPHTAAKLKFP); 在羧基末端含有内质网结合位
点 KDEL四肽结构。虽然此四肽结构使得 ABP1蛋白
富集于内质网中, 但它却主要在质膜上起作用[25-27]。
推测原因可能是内质网不具备酸性条件, 因为研究
发现在 pH 为 5.0 和 5.5 时 ABPl 的生长素结合活性
最高, pH大于 6时会逐渐丧失其结合活性[28]。因此
大量 ABP1 闲置在内质网上, 当受到生长素刺激后,
ABPl就从内质网上释放出来, 并被运输到原生质体
膜外。ABPl一旦被释放到细胞外,便与原生质体膜上
的停泊蛋白作用, 从而改变构象暴露出生长素结合
位点, 此位点有可能为 ABP1 的保守结构域 BoxA,
接受生长素信号并传递这一信号[29]。但 ABP1 基因
的具体调控机制仍有待进一步研究。
ABP1 的表达与植物的生长密切相关, 一般分
布在植物的快速生长区域, 如玉米黄化苗 ABP1 在
中胚轴的顶端、胚芽鞘下端及幼苗分生组织区含量
最高; 在成熟苗中, ABP1 mRNA的含量在生殖器官
中含量最高, 根中表达则较低。本实验结果也证实
在苎麻成熟期中, ABP1更多地表达于细胞伸长、生
长旺盛的幼嫩部位, 其中芽表达量最高, 根中没有
检测出, 这可能与三麻成熟期的根系生长发育缓慢
有关。苎麻是多年生草本植物, 每季麻当地上部生
长的时候, 地下部也相应地生长, 但是当地上部生
长旺盛时 , 地下部的生长受到抑制 , 生长速度变
慢。头麻期根系生长发育旺盛; 二麻和三麻, 苗期
开始时生长快速, 之后显示出由快到慢的生长特性,
至三麻成熟期根系生长发育比较缓慢。因而在本实
验的三麻成熟期根中没有检测到 ABP1 的表达。在
今后的实验中 , 拟进一步探讨生长素结合蛋白
ABP1 基因在苎麻不同生长发育期的不同组织中的
表达。
4 结论
成功克隆了苎麻生长素结合蛋白 ABP1 基因的
全部 cDNA序列, 序列长 849 bp, 编码一段 189个氨
基酸的蛋白质。其蛋白质序列包含植物生长素结合
蛋白全部功能性基序和保守结构域。
ABP1 基因在三麻成熟期的茎、叶、芽 3 种组织
中均有表达, 芽中表达量最高, 但在根中没有检测到。
进一步证明在同一生长发育期生长素结合蛋白 ABP1
更多地表达于细胞伸长、生长旺盛的幼嫩部位。
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