全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(11): 2034−2041 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2011ZX08009-001), 教育部博士点专项基金(20092103120010)和辽宁省科技厅博
士启动基金(20091074)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 王玺, E-mail: wxi2000@126.com; 贾继增, E-mail: jzjia@mail.caas.net.cn
** 同等贡献(Contributed equally to this work)
第一作者联系方式: E-mail: qiaoly1988@126.com (乔麟轶); E-mail: lnzhanglei2003@yahoo.com.cn (张磊)
Received(收稿日期): 2012-03-22; Accepted(接受日期): 2012-06-15; Published online(网络出版日期): 2012-09-10.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120910.1311.002.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.02034
小麦生长素结合基因 TaABP1-D的克隆、功能标记开发及其与株高的
关联
乔麟轶 1,** 张 磊 1,** 张文萍 1 赵光耀 2 王 玺 1,* 贾继增 2,*
1沈阳农业大学农学院, 辽宁沈阳 110866; 2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学工程 / 农业
部作物基因资源与种质创制重点实验室, 北京 100081
摘 要: 生长素在植物生长发育过程中通过建立浓度梯度来调控植物的株型。ABP1 (auxin binding protein)作为生长
素受体, 在质膜上相关生长素响应活动中起重要作用。本研究从普通小麦中国春基因组数据库中分离了 TaABP1基因
的基因组序列, 根据基因组间序列差异将 TaABP1 定位于小麦第 5 同源群。在中国春中克隆得到 TaABP1-D 基因的
gDNA和 cDNA序列。TaABP1-D基因的开放阅读框为 1 887 bp, 编码 205个氨基酸, 含有 ABP1蛋白典型的内质网
滞留信号 KDEL及 Box区域。表达分析表明, TaABP1-D在普通小麦中国春拔节期的根、茎基部、茎上部和叶尖均有
表达, 相对表达量为叶尖>茎上部>根>茎基部, 与小麦的株型发育关系密切。系统发育分析表明, ABP1基因在植物中
较为保守, TaABP1-D是水稻 OsABP1的直向同源基因。针对 TaABP1-D基因上游调控区重复序列差异(GT)6/5开发了
一个 SSR 标记, 该标记在 W7984×Opata85 重组自交系(RIL)群体中对株高的表型变异解释率为 9.7%, 是一个与株高
极显著关联的功能标记; 其中对应高秆类型的等位变异属野生种特有, 在栽培种中被淘汰, 推测 TaABP1-D基因在小
麦驯化过程中可能经历了瓶颈效应。
关键词: 小麦; TaABP1-D基因; 同源克隆; 表达分析; 功能标记; 相关性分析
Molecular Cloning and Development of a Functional Marker of TaABP1-D
Gene Associated with Plant Height in Bread Wheat
QIAO Lin-Yi1,**, ZHANG Lei1,**, ZHANG Wen-Ping1, ZHAO Guang-Yao2, WANG Xi1,*, and JIA Ji-Zeng2,*
1 College of Agronomy, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China; 2 National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic
Improvement / Key Laboratory of Crop Gene Resources & Germplasm Enhancement, Ministry of Agriculture / Institute of Crop Sciences, Chinese
Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
Abstract: AUXIN BINDING PROTEIN1 (ABP1) is one of the first characterized proteins that binds auxin. It fulfills the criteria
for an auxin receptor and plays an important role in auxin responses on the plasma membrane. In this study, the genomic sequence
of a novel gene, designated TaABP1, was isolated from the hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) Chinese Spring genome data-
bases. The result of chromosomal location showed that TaABP1 was on homoelogous group 5 of chromosomes in wheat. Then
TaABP1-D was cloned in Chinese Spring. Sequence analysis showed that the complete open reading frame (ORF) of TaABP1-D
was 1887 bp in length, encoding a putative protein composed of 205 amino acids with the endoplasmic reticulum retention se-
quence Lys-Asp-Glu-Leu (KDEL) and box regions. The expression of TaABP1-D was detected in root, basal stem, upper stem,
and leaf tip of wheat at jointing stage with the expression levels in the order of leaf tip > upper stems > root > base stem. Sequence
alignment proved that TaABP1-D shared high homology with rice OsABP1 (82% protein sequence identity) and other plant ABPs
reported. Using a population of recombinant inbred lines from the cross between W7984 and Opata85, an SSR marker was devel-
oped based on (GT)6/5 divergence in the upstream sequence of TaABP1-D. This marker proved to be highly correlated with plant
height, and the phenotypic variation explained was 9.7%. The W7984 type allelic variation for tall plant was specific in wild va-
第 11期 乔麟轶等: 小麦生长素结合基因 TaABP1-D的克隆、功能标记开发及其与株高的关联 2035


rieties, and eliminated in cultivated varieties. This indicates that the favorable variation of TaABP1-D has been fixed in cultivated
varieties of wheat, and a bottleneck effect might occur during the domestication of wheat.
Keywords: Wheat; TaABP1-D; Homologous cloning; Expression analysis; Functional marker; Association analysis
生长素是最早发现的一类植物激素, 它在调控
植物的生长发育以及对环境的响应过程中起重要作
用[1]。生长素受体的研究对于揭示生长素信号转导
的途径、深入了解生长素对植物诸多生理过程的作
用机制有重要意义。目前 , 生长素受体除已知的
TIR1/AFBs[2-3]和新近发现的相位激酶关联蛋白
SKP2A[4]外, 生长素结合蛋白 ABP1 (auxin binding
protein)在质膜上的快速反应中也作为一种生长素
受体存在[5]。
1972 年首次在玉米胚芽鞘膜上发现 ABP1[6]。
它是一种在植物中广泛存在的低丰度蛋白, 结构较
为保守, 开花植物典型的 ABP1 包含 N 端一个用来
进入分泌途径的信号肽序列和 C 端一段具有 KDEL
特征的内质网滞留序列 [7], 大多位于内质网腔 , 也
有少量存在于质膜上或附近和细胞壁中, 但是只有
位于质膜的 ABP1 才有生长素结合能力。对拟南芥
和玉米等模式作物的研究表明, ABP1在调节细胞周
期[8]、细胞扩增[9-10]和细胞骨架重组[11]等质膜快速反
应过程中发挥重要作用。
近来研究还发现 ABP1 能诱导细胞对 PIN 蛋白
的内吞作用 [12], 用一个 ABP1δKDEL 与突变体进行
ABP1的过分泌表达, 发现细胞外的 ABP1促进了细
胞网格蛋白对 PIN 蛋白的内吞作用, 施加生长素后
促进作用被抵消。而另一株不能结合生长素的
abp1-5突变体苗[11]在施加生长素后则不能抵消这种
促进作用。在另一个实验中也发现 ABP1 与生长素
结合能阻止细胞对 PIN 蛋白的内吞, 导致质膜上大
量 PIN的富集[13]。这表明 ABP1与生长素相结合抑
制了 ABP1对 PIN蛋白的内吞作用。
目前虽然已克隆了一些植物 ABP1 基因 [14-15],
但尚未见有小麦 ABP1 基因的报道。小麦基因组庞
大且复杂, 其研究远远落后于拟南芥、水稻等模式
植物, 利用其他物种已有的基因序列信息进行同源
克隆是分离克隆小麦功能基因的有效手段。本实验
采用该方法得到小麦 ABP1-D 基因完整编码序列,
通过生物信息学分析获知该基因的一般特征、蛋白
结构, 并利用 RT-qPCR 研究 TaABP1-D 在小麦拔节
期不同组织器官的表达特异性; 针对多态性位点开
发功能标记, 进行标记与性状的关联分析和等位变
异分析, 以期为利用该基因改良小麦农艺性状奠定
基础。
1 材料与方法
1.1 材料
普通小麦(Triticum aetivum L.)品种中国春用于
基因克隆; 中国春缺体-四体材料用于染色体定位;
从小麦微核心种质中选出 101份栽培种, 外加 37份
野生种(人工合成小麦)组成具有广泛遗传代表性的
138份小麦种质资源, 用于基因多样性分析; W7984
×Opata85 RIL 国际作图群体由国际小麦作图组织
(ITMI)培育, 共有 114个株系。上述材料均由中国农
业科学院作物科学研究所提供。
采用 Devos 等[16]改进的酚–氯仿法提取小麦基
因组 DNA。按 RNA 提取试剂盒(天为时代公司, 北
京 )说明书的方法提取总 RNA, 用反转录试剂盒
(M-MLVRT, Invitrogen, 上海 )反转录得到小麦
cDNA。
1.2 TaABP1基因序列的分离和染色体定位
根据已知的水稻 OsABP1 基因 cDNA 开放阅读
框(GenBank 登录号为 DQ538525)对小麦 EST 库
(http://compbio.dfci.harvard.edu/tgi/)进行 Blast 检索,
得到同源 EST序列 TC405894, 长度为 818 bp。将该
EST 序列提交小麦基因组数据库(http://www.cere-
alsdb.uk.net/)进行搜索, 获得 103 条基因组序列片段,
经拼接整理得到小麦 ABP1 基因的基因组 contig
528059/382946。
根据基因组间序列差异设计引物 SF1/SR1 (表
1), 利用中国春缺体-四体材料对 TaABP1 进行染色
体定位。
1.3 TaABP1-D基因的克隆和测序
将 contig528059/382946-D 与 OsABP1 基因
cDNA 序列比对, 界定小麦基因编码区, 跨越开放
读码框设计引物 gF/gR (表 1), 分别以普通小麦中国
春基因组 DNA和 cDNA进行 PCR扩增。扩增产物
经电泳后回收纯化, 选用平末端连接试剂盒(全式金
公司, 北京)连接转化, 载体为 pEASY-T1, 感受态
细胞为 TOP10。采用碱裂解法提取经筛选得到的阳
性克隆质粒 DNA, 按照 BigDyeR Terminator v3.1
Cycle Sequencing Kit 方法、使用 3730 XL DNA
Analyzer (Applied Biosystem Inc., 美国)测序。
2036 作 物 学 报 第 38卷

表 1 本研究设计的 TaABP1基因的引物
Table 1 Primers of TaABP1 gene designed in this study
引物组合
Primer pair
引物序列
Sequence (5→3)
退火温度
Annealing temperature (°C)
延伸时间
Elongation time (s)
产物长度
Product size (bp)
SF1/SR1 SF1: AGTAGCCGAGCCTTCC
SR1: ATAAACAAAATGCACCAGAG
58 30 465, 475, 487
gF/gR gF: CACGCTGGAGCGTCACTAT
gR: GCTGCTTCATGCTCTCAAGT
55 (gDNA), 62 (cDNA) 180 (gDNA), 60 (cDNA) 2340 (gDNA), 650 (cDNA)
qF/qR qF: GCCGTGAACTTTATTTGGTG
qR: ACAATGAATAGTGACGCTCC
59 70 1866
qSF1/qSR1 qSF1: CAGGCGCTGTTCTAGGGTT/
qSR1: CACCGCCTGTAAAACTGGAT
58 30 182180
RtF/RtR RtF: CCTTCCTGCCCCCGAGACAA/
RtR: CGCGCCCGCAACGGTTATAT
58 30 102

1.4 生物信息学分析
采用 DNAStar 中的 SeqMan进行序列组装、拼
接和比对分析, 并用 Editseq查找全长序列的开放阅
读框(ORF), 将其翻译成氨基酸序列。水稻及其他物
种的 ABP1 基因序列来自 NCBI 数据库(http://www.
ncbi.nlm.nih.gov/), 将核酸序列提交到 GenBank 进
行 Blastn 分析。蛋白比对和系统发育分析在
ClustalX(1.83)软件中完成, 用 MEGA4 软件构建系
统发育树。
采用 ProtParam 工具(http://www.expasy.org/tools)
计算分子量、等电点和蛋白亲/疏水性。利用 Smart
服务器 (http://smart.embl-heidelberg.de/)在线分析保
守域和功能位点。用 NPSA工具(http://npsa-pbil.ibcp.
fr/cgi-bin/secpred_sopma.pl)分析 TaABP1-D 二级结
构。用 SWISS MODEL程序(http://au.expasy.org/tools)
分析 TaABP1-D的三级结构。
1.5 TaABP1-D基因的组织表达分析
取中国春拔节期的根、茎基部、茎上部和叶尖
组织提取总 RNA, 根据 TaABP1-D cDNA 序列设计
引物 RtF/RtR (表 1), 对 TaABP1-D基因进行 RT-qPCR
分析, 以小麦 Tubulin为内标基因。
1.6 TaABP1-D的功能标记开发及关联分析
以亲本组合 W7984/Opata85 为模板 , 用引物
qF/qR (表 1)对 TaABP1-D编码区上游序列进行扩增,
产物回收测序。根据亲本间序列差异开发分子标记,
并对W7984×Opata85 RIL F6群体的 114个家系进行
PCR 扩增, 用 6%变性聚丙烯酰氨凝胶电泳及银染
检测扩增产物(65 W 恒功率)。记录电泳带型, 使用
SPSS 11.0 统计软件对不同等位变异所对应的表型
平均值进行 t检验[17]。
1.7 TaABP1-D等位变异频率分析
利用开发的标记检测 138 份中国小麦种质资源
的 TaABP1-D 位点, 按野生种、农家种和育成种 3
类分别统计等位变异的比率和分布。
2 结果与分析
2.1 小麦 TaABP1基因的染色体定位
从小麦基因组数据库中分离得到的 TaABP1 基
因组序列 contig528059/382946 含有 3 种差异(图 1),
推测这 3 种差异序列可能是 TaABP1 基因来自 3 个
基因组的不同拷贝, 据此设计引物 SF1/SR1 在中国
春缺体-四体中定位该基因, 由于扩增产物的长度差
异, 可以分离出 487、475和 465 bp基因组特异带型,
它们被定位在小麦第 3同源群上(图 2)。
2.2 小麦 TaABP1-D基因的克隆
使用基因全长引物 gF/gR 扩增普通小麦中国春
基因组 DNA和 cDNA, 分别得到 2 300 bp和 650 bp
的目标片段(图 3), 经测序证实均含有目标 EST序列
TC405894; 通过比较 2 个目标片段序列 , 明确
TaABP1-D基因含有 5个外显子和 4个内含子, ORF
全长 618 bp, 编码 205个氨基酸(图 4), 理论分子量
为 22.3 kD, 等电点为 6.29。

图 1 小麦 TaABP1基因组序列存在 3种长度差异
Fig. 1 Genomic sequence of TaABP1 contained three fragments different in length
第 11期 乔麟轶等: 小麦生长素结合基因 TaABP1-D的克隆、功能标记开发及其与株高的关联 2037



图 2 TaABP1的染色体定位
Fig. 2 Chromosomal localization of TaABP1
1: Chinese Spring; 2: H2O; 3: N5AT5D; 4: N5AT5B; 5: N5BT5D;
6: N5BT5A.

图 3 引物 gF/gR在中国春中的扩增图谱
Fig. 3 Amplification profile of primer pairs gF/gR in Chinese
Spring
M: 200 bp DNA ladder; 1: gDNA; 2: cDNA.

2.3 普通小麦 TaABP1-D 基因序列分析
对 TaABP1-D 编码的氨基酸序列进行结构和功
能位点分析, 结果显示在 TaABP1-D蛋白 1~36位含
有一个 36个氨基酸长度的信号肽序列 , 第 41~206
位含有 ABP1基因家族的保守域(图 5)。蛋白序列分
析表明, TaABP1-D与OsABP1的序列一致性达 82%;
TaABP1-D 蛋白序列包含 ABP1 蛋白家族的所有特
征, 即 N端信号肽序列、BoxA、BoxB、BoxC区和
ABP1 蛋白末端 KDEL 特征区(图 6), 证明所克隆的
基因为 ABP1基因。蛋白疏水性分析表明, N端具有
17 个氨基酸残基的疏水性信号序列, 利于 ABP1 在
内质网膜间的穿透和转移, 起信号转导作用; BoxA
区被认为是主要的生长素结合位点; C 末端特征区
的 KDEL 为内质网滞留信号, 暗示此多肽链可能位
于内质网上。
二级结构预测结果显示 TaABP1-D 蛋白含有丰
富的 β折叠; 从预测的三维结构可以看出TaABP1-D
蛋白在 C端有一段 α 螺旋结构, 此外由 β片层结构
形成一个疏水口袋 , 组成 cupin 保守结构域 [18](图
7)。该结构域对于生长素的结合有重要意义。
2.4 ABP1 蛋白的系统发育树
选取 13 种典型植物的 ABP1 蛋白序列 , 用
ClustalW 软件将之与 TaABP1-D 进行序列多重比
对 , 发现 TaABP1-D与其他物种 ABP1序列相似性
普遍较高 , 与亲缘关系较近的大麦和燕麦的序列
相似性分别为 92%和 85%, 与苎麻、葡萄和陆地
棉等物种的序列相似性也达到 59%以上。在进化
上小麦 ABP1 与单子叶植物处在一个进化分支 ,
与苎麻、葡萄等双子叶植物的进化关系较远(图 8)。
由此推断 , ABP1 基因的分化与物种的分化可能是
同时发生的。

图 4 TaABP1-D基因结构
Fig. 4 Exon-intron structure of TaABP1-D gene


图 5 TaABP1-D编码的氨基酸序列的结构及功能位点
Fig. 5 Structure and function site in the amino acid sequence
deduced from TaABP1-D
2.5 TaABP1-D基因的表达模式
TaABP1-D在小麦根、茎基部、茎上部和叶尖均
有表达, 相对表达量为叶尖>茎上部>根>茎基部(图
9), 可见 TaABP1-D 在生长旺盛的部位表达量较高,
反映该基因与植物生长发育关系密切。
2.6 TaABP1-D 功能标记的开发及其与株高的关
联分析
分析 W7984 和 Opata85 中的 TaABP1-D 序列,
2038 作 物 学 报 第 38卷


图 6 OsABP1和 TaABP1-D的蛋白序列比对
Fig. 6 Protein sequence alignment of OsABP1 and TaABP1-D


图 7 SWISS模型预测的 TaABP1-D蛋白三级结构
Fig. 7 Tertiary structure of TaABP1-D predicted by SWISS
MODEL

发现二者在 ATG上游−336 bp处存在一个(GT)6/5的
重复序列差异(图 10), 由此开发了 SSR 标记 qSF1/
qSR1。该标记在 W7984×Opata85 RIL 群体中可扩
增出 2 种带型 , 其长度分别是 182 bp 和 180 bp
(图 11)。
利用群体基因型和表型数据, 对RIL群体株高、
穗长、穗粒数、千粒重等重要农艺性状进行单标记
分析, 结果表明 Opata85带型和 W7984 带型的植株
株高存在极显著差异(t = 3.106, P < 0.01), Opata85
带型对应较矮株高(109.05±1.71 cm), W7984带型对
应较高株高(115.98±1.40 cm), qSF1/qSR1 与株高显
著关联(P = 0.0025), 表型变异解释率达 9.7%。因此,
TaABP1-D基因很可能参与调控小麦株型发育。
2.7 TaABP1-D 基因的等位基因分布与多样性分
析
利用标记 qSF1/qSR1检测 138份小麦种质资源,
发现 W7984 带型只存在于野生种 Am6、Am9、
96S-224和 96S-225中, 分布频率为 10.8%; Opata85
带型在农家种和育成种中的分布频率达 100%, 没
有 W7984带型出现(表 2)。

图 8 ABP1蛋白的系统发育分析
Fig. 8 Phylogenetic analysis of ABP1 proteins


第 11期 乔麟轶等: 小麦生长素结合基因 TaABP1-D的克隆、功能标记开发及其与株高的关联 2039



图 9 小麦拔节期不同组织 TaABP1-D基因的表达水平
Fig. 9 Relative expression levels of TaABP1-D gene in
different tissues of wheat
核苷酸序列多态性分析表明, TaABP1-D基因在
农家种和育成种中非常保守, 核苷酸多态性均为 0,
而在野生种中多态性值(π)为 0.21, θ 值、Hd 值、k
值均呈现出相同的趋势, 说明 TaABP1-D 基因在从
野生种到农家种的驯化过程中可能经历了人工选择,
是一个驯化相关基因(表 3)。
3 讨论
生长素在组织发育过程中通过建立浓度梯度来
调控植物的株型[19], 而 PIN 蛋白作为生长素输出载
体[20], 在建立和维持生长素梯度中起重要作用, 最
终影响植物形态[21]。由于 ABP1 与生长素结合可以

图 10 TaABP1-D编码区上游−336 bp处在 W7984和 Opata85间存在(GT)6/5重复序列差异
Fig. 10 Sequence difference of (GT)6/5 at the −336 bp site of TaABP1-D between W7984 and Opata85

图 11 SSR标记 qSF1/qSR1在 W7984×Opata85 RIL群体中的分离
Fig. 11 Segregation of SSR marker qSF1/qSR1 in W7984 × Opata85 RILs
箭头分别指示父本带型(182 bp)和母本带型(180 bp)。O: Opata85; W: W7984; 1~25: RIL群体单株。
The arrows show the banding patterns of male parent (182 bp) and female parent (180 bp). O: Opata85; W: W7984; 1–25: individuals from
the RIL population.

表 2 qSF1/qSR1标记位点 2种等位变异在 138份小麦种质资源中的分布
Table 2 Distribution of two alleles on locus qSF1/qSR1 in 138 entries of wheat accessions
Opata85带型 Opata85 banding pattern W7985带型 W7985 banding pattern 种质资源类型
Type of germplasm
总份数
Total accessions 份数 Accession 百分率 Percentage (%) 份数 Accession 百分率 Percentage (%)
野生种 Wild species 37 33 89.2 4 10.8
农家种 Landrace 50 50 100.0 0 0
育成种 Modern cultivar 51 51 100.0 0 0

表 3 TaABP1-D在野生种、农家种和育成种中的序列多态性分析
Table 3 Analysis of sequence diversity of TaABP1-D in modern cultivars, landraces, and wild species
种质资源类型
Type of germplasm
单倍型
Haplotype
π (×103) θ (×103) Hd k
野生种 Wild species h1, h2 0.21 0.26 0.198 0.396
农家种 Landrace h2 0.00 0.00 0.000 0.000
育成种 Modern cultivar h2 0.00 0.00 0.000 0.000
h1: W7984类型; h2: Opata85类型。π: 核苷酸多态性; Hd: 单倍型多态性; k: 核苷酸差异平均值。
h1: W7984 type; h2: Opata85 type. π: nucleotide diversity; Hd: haplotype diversity; k: average number of nucleotide diversity.
2040 作 物 学 报 第 38卷

调节细胞对 PIN 蛋白的内吞作用进而影响生长素的
极性运输, 因此可将 ABP1 基因作为株型改良的候
选基因。本研究通过 RT-qPCR证明, TaABP1-D在小麦
拔节期的叶尖和茎上部等生长素活动旺盛的部位活跃
表达, 说明 TaABP1-D与小麦株型发育关系密切。
我们曾对 10份小麦材料中的 TaABP1-D基因进
行序列比较, 发现编码区序列完全相同, 说明该基
因高度保守。对 TaABP1-D编码区上游测序, 根据亲
本间序列差异在−336 bp位置开发了一个 SSR标记,
该标记与W7984×Opata85 RIL群体的株高呈极显著
相关, 可解释 9.7%的表型变异。在 TaABP1-D 基因
上游序列−538 bp和−408 bp位置发现各有一个顺式
作用元件 GCbox (GGGCGG), 其下游序列 30~110
bp处为转录起始点(图 10)。因此, 该 SSR 标记位点
应该位于 TaABP1-D 基因的 5端非翻译区 (5-un-
translated region, UTR), 该区域中重复序列的变异
可能导致转录起始位点的改变从而对基因的表达
产生影响 [22]。初步推断 TaABP1-D基因可能在转录
水平调控株型发育, 这有待进一步验证。我们将对
不同等位变异转录本深入分析, 可能存在不同的转
录起始位点、基因表达差异和转录效率的差异。
多样性变化(通常是多样性降低)是检测作物驯
化与品种改良过程中人工选择位点的主要方法之
一[23]。小麦微核心种质(mini-core collection, MCC)
代表了 70%多样性, 是分析多样性的理想群体[24-25]。
本研究从小麦微核心种质中选取了具有代表性的
101 份栽培种, 再加上 37 份野生种和人工合成小麦
组成具有广泛遗传代表性的分析样本 , 通过对
TaABP1-D 基因在野生种与栽培种中的多样性分析,
发现其在栽培种中的多样性显著下降(栽培种为 0),
推测该位点可能在驯化过程中经历了人工选择。连
锁群体中发现 TaABP1-D 的野生型株高显著高于栽
培型, 而株高是一个重要的驯化相关性状 [26-27], 这
一结果进一步表明该基因可能是一个驯化相关基
因。最新的研究还发现 ABP1 在拟南芥中与花期密
切相关[28], 假如 TaABP1-D 一因多效, 可以控制小
麦花期, 将有可能通过该基因改良小麦性状。
4 结论
根据水稻 OsABP1 基因同源比对获得普通小麦
TaABP1 基因组序列 , 根据基因组间序列差异将
TaABP1定位在小麦第 5同源群上。对 TaABP1-D的
克隆和序列比对证实, TaABP1-D 与 OsABP1 同源,
而且不同物种中 ABP1 基因功能可能非常保守。
TaABP1-D 在小麦拔节期以叶尖中的表达量最大 ,
其次是茎上部, 在根和茎基部也可检测到一定水平
的表达。在 TaABP1-D基因上游开发了一个 SSR功
能标记, 与株高显著关联。初步推断 TaABP1-D基因
可能控制株型发育。
References
[1] Vanneste S, Friml J. Auxin: a trigger for change in plant deve-
lopment. Cell, 2009, 136: 1005–1016
[2] Dharmasiri N, Dharmasiri S, Estelle M. The F-box protein TIR1
is an auxin receptor. Nature, 2005, 435: 441–445
[3] Kepinski S, Leyser O. The Arabidopsis F-box protein TIR1 is an
auxin receptor. Nature, 2005, 435: 446-451
[4] Jurado S, Abraham Z, Manzano C, Lopez-Torrejon G, Pacios L F,
Del Pozo J C. The Arabidopsis cell cycle F box protein SKP2A
binds to auxin. Plant Cell, 2010, 22: 3891–3904
[5] Renate D, Hartwig L, Bianka S. ABP1, an auxin receptor for fast
responses at the plasma membrane. Plant Signaling & Behavior,
2010, 5: 1–3
[6] Hertel R, Thomson K S, Russo V E A. In-vitro auxin binding to
particulate cell fractions from corn coleoptiles. Planta, 1972, 107:
325–340
[7] Tillmann U, Viola G, Kayser B, Siemeister G, Hesse T, Palme K,
Lobler M, Klambt D. cDNA clones of the auxin-binding protein
from corn coleoptiles (Zea mays L.): isolation and characteriza-
tion by immunological methods. EMBO J, 1989, 8: 2463–2467
[8] David K M, Couch D, Braun N, Brown S, Grosclaude J, Per-
rot-Rechenmann C. The auxin-binding protein 1 is essential for
the control of cell cycle. Plant J, 2007, 50: 197–206
[9] Braun N, Wyrzykowska J, Muller P, David K, Couch D,
Perrot-Rechenmann C, Fleming A J. Conditional repression of
AUXIN BINDING PROTEIN1 reveals that it coordinates cell
division and cell expansion during postembryonic shoot deve-
lopment in Arabidopsis and tobacco. Plant Cell, 2008, 20:
2746–2762
[10] Perrot-Rechenmann C. Cellular responses to auxin: division ver-
sus expansion. Cold Spring Harb Perspect Biol, 2010, 2:
a001446
[11] Xu T, Wen M, Nagawa S, Fu Y, Chen J G, Wu M J, Perrot-
Rechenmann C, Friml J, Jones A M, Yang Z. Cell surface- and
rho GTPase-based auxin signaling controls cellular interdigita-
tion in Arabidopsis. Cell, 2010, 143: 99–110
[12] Robert S, Kleine-Vehn J, Barbez E, Sauer M, Paciorek T, Baster
第 11期 乔麟轶等: 小麦生长素结合基因 TaABP1-D的克隆、功能标记开发及其与株高的关联 2041


P, Vanneste S, Zhang J, Simon S, Čovanová M, Hayashi K,
Dhonukshe P, Yang Z B, Bednarek S Y, Jones A M, Luschnig C,
Aniento F, Zažímalová E, Friml J. ABP1 mediates auxin inhibi-
tion of clathrin-dependent endocytosis in Arabidopsis. Cell, 2010,
143: 111–121
[13] Paciorek T, Zazımalova E, Ruthardt N, Petrasek J, Stierhof Y D,
Kleine-Vehn J, Morris D A, Emans N, Jurgens G, Geldner N,
Friml J. Auxin inhibits endocytosis and promotes its own efflux
from cells. Nature, 2005, 435: 1251–1256
[14] Choi S Y. Molecular cloning and expression of the hot pepper
ERabp1 gene encoding auxin-binding protein. Plant Mol Biol,
1996, 32: 995–997
[15] Huang Y(黄妤), Liu F(刘峰), Guo Q-Q(郭清泉), Zhang X-W(张
学文). Cloning and expression of auxin-binding proteins 1 gene
in ramie [Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.]. Acta Agron Sin (作物
学报), 2008, 34(8): 1358–1365 (in Chinese with English ab-
stract)
[16] Devos K M, Gale M D. The use of random amplified polymor-
phic DNA marker in wheat. Theor Appl Genet, 1992, 84:
567–572
[17] Gai J-Y(盖钧镒). Method for Experimental Statistics (试验统计
方法). Beijing: China Agriculture Press, 2000. pp 90–91 (in
Chinese)
[18] Cechin A L, Sinigaglia M, Lemke N, Echeverrigaray S, Cabrera
O G, Pereira G, Mombach J. Cupin: a candidate molecular struc-
ture for the Nep1-like protein family. London: BioMed Central
Ltd., 2008 [2012-03-10]. http://www.biomedcentral.com/1471-
2229/8/50
[19] Wang B(王冰), Li J-Y(李家洋), Wang Y-H(王永红). Advances
in understanding the roles of auxin involved in modulating plant
architecture. Chin Bull Bot (植物学通报 ), 2006, 23(5):
443–458 (in Chinese with English abstract)
[20] Friml J, Benkova E, Blilou I, Wisniewska J, Hamann T, Ljung K,
Woody S, Sandberg G, Scheres B, Jurgens G, Palme K. AtPIN4
mediates sink-driven auxin gradients and root patterning in
Arabidopsis. Cell, 2002, 108: 661–673
[21] Benjamins R, Scheres B. Auxin: the looping star in plant devel-
opment. Annu Rev Plant Biol, 2008, 59: 443–465
[22] Li Y C, Korol A B, Fahim T, Nevo E. Microsatellites within
genes: structure, function, and evolution. Mol Biol Evol, 2004, 21:
991–1007
[23] Chapman M A, Pashley C H, Wenzler J, Hvala J, Tang S X,
Knapp S J, Burkea J M. A genomic scan for selection reveals
candidates for genes involved in the evolution of cultivated sun-
flower (Helianthus annuus). Plant Cell, 2008, 20: 2931–2945
[24] Hao C-Y(郝晨阳), Dong Y-C(董玉琛), Wang L-F(王兰芬), You
G-X(游光霞), Zhang H-N(张洪娜), Ge H-M(盖红梅), Jia J-Z(贾
继增), Zhang X-Y(张学勇). Construction and genetic diversity
analysis of common wheat core collection in China. Chin Sci
Bull (科学通报), 2008, 53(8): 908–915 (in Chinese without Eng-
lish abstract)
[25] Dong Y-C(董玉琛), Cao Y-S(曹永生), Zhang X-Y(张学勇), Liu
S-C(刘三才), Wang L-F(王兰芬), You G-X(游光霞), Pang
B-S(庞斌双), Li L-H(李立会), Jia J-Z(贾继增). Development of
candidate core collections in Chinese common wheat germplasm.
J Plant Gene Resour (植物遗传资源学报), 2003, 4(1): 1–8 (in
Chinese with English abstract)
[26] Vigouroux Y, Mitchell S, Matsuoka Y, Hamblin M, Kresovich S,
Smith S, Jaqueth J, Smith O, Doebley J. An analysis of genetic
diversity across the maize genome using microsatellites. Genetics,
2005, 169: 1617–1630
[27] Asano K, Yamasaki M, Takuno S, Miura K, Katagiri S, Ito K,
Doi K, Wu J Z, Ebana K, Matsumoto T, Innan H, Kitano H,
Ashikari M, Matsuoka M. Artificial selection for a green revolu-
tion gene during japonica rice domestication. Proc Natl Acad Sci
USA, 2011, 108: 11034–11039
[28] Effendi Y, Rietz S, Fischer U, Scherer G F E. The heterozygous
abp1/ABP1 insertional mutant has defects in functions requiring
polar auxin transport and in regulation of early auxin-regulated
genes. Plant J, 2011, 65: 282–294