全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(10): 1897−1903 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(2008ZX08002-001, 2009ZX08002-006B)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 张增艳, E-mail: zhangzy@mail.caas.net.cn, Tel: 010-82108781; 李斯深, E-mail: ssli@sdau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: lizhao0504@163.com
Received(收稿日期): 2010-11-05; Accepted(接受日期): 2011-06-25; Published online(网络出版日期): 2011-07-28.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20110728.1002.013.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.01897
组织特异表达启动子 RSS1P在转 TiERF1基因小麦中的应用
李 钊 1,2, 庄洪涛 1 杜丽璞 1 周淼平 3 蔡士宾 3 徐惠君 1 李斯深 2,*
张增艳 1,*
1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 / 农业部作物遗传育种重点实验室, 北京 100081;
2山东农业大学农学院, 山东泰安 2701082; 3江苏省农业科学院, 江苏南京 210014
摘 要: 从水稻叶片中克隆了一个韧皮部组织特异表达的水稻蔗糖合酶启动子(RSS1P), 将 RSS1P与中间偃麦草乙烯
反应因子基因 TiERF1 相融合构成组织特异表达的 TiERF1 基因表达盒, 取代 pAHC20 中 Ubi::bar 基因表达盒, 构建
成无选择标记的韧皮部组织特异表达的 pA20-RSS1P::TiERF1 载体。利用基因枪将 pA20-RSS1P::TiERF1 与 pAHC20
载体混合、共轰击小麦品种扬麦 12 的幼胚愈伤组织, 获得转 RSS1P::TiERF1 基因小麦。对该转基因小麦 T0和 T1代
植株进行 PCR、PCR-Southern、半定量 RT-PCR和荧光定量 PCR分析, 证实外源 RSS1P::TiERF1基因已转入受体, 并
且具有可遗传性; 转入的 RSS1P::TiERF1基因仅在根、茎、叶中表达, 以根部表达量最高, 在种子内不表达。纹枯病
抗性鉴定和主要农艺性状考察结果表明, 与受体扬麦 12相比, 转 RSS1P::TiERF1基因小麦对纹枯病的抗性有明显提
高, 与转 Ubi::TiERF1基因小麦的抗病性相当, 而且转 RSS1P::TiERF1基因小麦的农艺性状没有明显改变, 说明可以
利用 RSS1P启动子创造更实用的转基因小麦新种质。
关键词: 水稻蔗糖合酶启动子; 组织特异型表达; 转基因小麦; 中间偃麦草乙烯反应因子
Utilization of Tissue Specific Expressing Promoter RSS1P in TiERF1 Trans-
genic Wheat
LI Zhao1,2, ZHUANG Hong-Tao1, DU Li-Pu1, ZHOU Miao-Ping3, CAI Shi-Bin3, XU Hui-Jun1, LI Si-Shen2,*,
and ZHANG Zeng-Yan1,*
1 National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Key Laboratory of Crop Genetic and Breeding, Ministry of Agriculture /
Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2 College of Agronomy, Shandong Agricultural Uni-
versity, Tai’an 271018, China; 3 Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China
Abstract: A sucrose synthase-1 promoter (RSS1P) was cloned from rice leaf, and subcloned infused with 5′-terminate of the gene of
ethylene responsive factor of Thinopyrum intermedium (TiERF1) to form the RSS1P::TiERF1 expressing cassette. The expressing
cassette replaced the Ubi::bar gene expression cassette of pAHC20 to produce the phloem-specific expressing vector
pA20-RSS1P::TiERF1. The selective mark bar was deleted in the pA20-RSS1P::TiERF1 vector, which is safe for the ecosystem.
Using the method of bombardment, the vector DNAs of pA20-RSS1P::TiERF1 and pAHC20 with bar gene were co-transformed to
young embryo callus of wheat cultivar Yangmai 12. The RSS1P::TiERF1 transgenic plants in T0 and T1 generations were subjected to
PCR, PCR-Southern, RT-PCR, and Q-RT-PCR analyses, and Rhizoctonia cerealis resistance tests. The molecular detection results
showed that the transgene RSS1P::TiERF1 was introduced into Yangmai 12 and was inheritable. In the RSS1P::TiERF1 transgenic
wheat plants, expression of TiERF1 was detected in root, stem, and leaf except seed. The highest expression level was observed in
root. Compared to the untransformated Yangmai 12, resistance to R. cerealis in the RSS1P::TiERF1 transgenic wheat plants was ob-
viously improved, which was similar to that in the Ubi::TiERF1 transgenic wheat plants. The agronomic traits of RSS1P::TiERF1
transgenic plants had no obvious changes compared to untransformated Yangmai 12. These results suggest that RSS1P promoter is
feasible to be used for developing new transgenic wheat germplasm.
Keywords: Rice sucrose synthase promoter; Phloem-specific expression; Transgenic wheat; Ethylene responsive factor of Thinopy-
1898 作 物 学 报 第 37卷

rum intermedium
小麦纹枯病又称小麦尖眼斑病(wheat sharp eyespot),
是由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis) CAG-1和立枯丝核
菌(R. solani) AG4、AG5融合群引起的土传真菌病害, 我
国小麦纹枯病主要病原菌为禾谷丝核菌[1]。纹枯病菌首先
侵染小麦茎基部的叶鞘 , 继而破坏小麦的茎秆组织 , 不
仅造成植株易倒伏, 营养物质运输不畅, 使种子干瘪, 甚
至引起枯白穗 , 造成减产。纹枯病一般可使小麦减产
10%~30%, 严重地块减产 50%以上, 甚至颗粒无收。近年
来小麦生产水平不断提高 , 耕作制度的改变 , 以及全球
变暖等因素的影响, 使小麦纹枯病呈逐年上升的趋势[2]。
根据全国农业技术推广总站报道, 2005—2008年, 我国每
年遭受小麦纹枯病危害的麦田面积大约为 670~800 万公
顷, 经济损失在 10 亿元以上[3]。培育并应用抗纹枯病小
麦新品种无疑是控制该病害最经济和最有效的途径。
在鉴定研究筛选的近千份小麦种质中, 未发现对纹
枯病免疫的品种(系), 高抗材料也较匮乏[4-6]。对纹枯病的
主要小麦抗源的抗性遗传和抗病数量性状位点分析结果
表明, 小麦纹枯病抗性是由主基因和微效基因共同作用
的数量性状, 并且存在复杂的基因互作[7-9]。由于遗传方
式的复杂 , 给常规育种带来诸多困难 , 直接影响了小麦
纹枯病抗性改良的进度。基因工程具周期短、针对性强等
优点, 已成为提高作物抗病能力的新手段。我们的研究小
组分离克隆出病原菌诱导的中间偃麦草 ERF 转录因子
TiERF1基因, 证明其为可与 GCC-Box顺式元件结合的激
活型ERF转录因子, 使用花椰菜花叶病毒CaMV 35S启动子,
转基因烟草证明其具有正向调控防御反应的作用[10]。采用
转基因技术, 将中间偃麦草 TiERF1 基因和萝卜抗菌肽
Rs-AFP2等基因导入小麦, 并获得纹枯病抗性提高的转基因
小麦[11-12]。
目前 , 在转基因技术中所使用的启动子大多数为组
成型表达启动子 , 如在转基因双子叶植物中使用CaMV
35S启动子, 在单子叶植物中主要采用玉米泛素Ubiquitin
和水稻肌动蛋白actin启动子等; 这些组成型表达启动子
调控的基因表达不受时空限制和外界环境的诱导, 即在
植物所有组织中均过量表达目的基因产物, 其结果会造
成转基因植物体内物质和能量的无谓浪费, 引起一些副
作用。如本课题通过基因枪法获得了转Ubi::TiERF1基因
的扬麦12阳性植株, 证明TiERF1过表达可以提高转基因
小麦对纹枯病的抗性[12]。但是ERF转录因子超表达在提高
转基因植株耐逆性的同时, 还会产生植株矮化等不良影
响[13]。如果使用植物组织特异性启动子或病原诱导的植
物启动子调控ERF类基因, 不仅可获得目的产物、达到预
定目标, 且不产生副作用。Shi等[14]将RSS1启动子(RSS1P)
转入烟草中发现其具有韧皮部特异表达特性, 李永春等
[15]以RSS1启动子驱动GUS基因的表达载体转化水稻, 组
织化学分析GUS表达的结果证明, RSS1P可驱动GUS基因
在转基因水稻的根、茎、叶特异表达。小麦纹枯病菌主要
侵染、破坏小麦叶鞘和茎秆组织, 从而引起病害。
本研究克隆出水稻 RSS1 启动子序列, 构建了无选择
标记的 RSS1启动子(RSS1P)驱动的 TiERF1基因的植物表
达载体 pA20-RSS1P::TiERF1, 利用基因枪轰击法转入小
麦, 旨在研究 RSS1P 启动子在小麦中是否具有组织特异
性, 其驱动的 TiERF1 基因表达强度能否对小麦纹枯病起
到防治作用。
1 材料与方法
1.1 植物材料及病原菌株
水稻品种日本晴的种子由中国农业科学院作物科学
研究所万建民教授课题组惠赠, 水稻叶片DNA为水稻蔗
糖合酶基因RSS1启动子扩增的模板。转基因小麦受体材
料为扬麦12, 由江苏里下河农业科学研究所程顺和研究
员惠赠。禾谷丝核菌(R. cerealis)菌株R0301引自江苏省农
业科学院。
1.2 RSS1启动子的克隆
按照改良的CTAB法[16]提取水稻幼叶基因组DNA。据
Wang等 [17]报道的水稻蔗糖合酶 (RSS1)基因 5′端序列
(GenBank登录号为X64770.1)和李永春等[15]的报道, 合成
一对特异性引物(RSS1P-F: 5′-CTCCTTCATTTTCAGTGC
AAATGTG-3′; RSS1P-R: 5′-CCAATGGTGGTCAGAGAC
GAG-3′), 扩增出RSS1基因的5′非编码区上游序列(RSS1P,
1 715 bp)。
按标准体系进行PCR反应, 采用Taq plus DNA聚合酶
(TaKaRa), 94℃预变性5 min; 94℃ 1 min, 58℃ 1 min, 72℃
3 min, 循环30次; 72℃后延伸10 min。PCR产物经低熔点
琼脂糖凝胶回收纯化 , 克隆于载体pMD18-T (TaKaRa),
筛选到阳性克隆pMD18-RSS1P, 送北京诺赛基因组研究
中心有限公司测序。
1.3 转 RSS1P::TiERF1基因载体的构建
选用高效表达的骨架载体pAHC25与pAHC20[18]构建
转基因载体pA20-RSS1P::TiERF1 (图1)。在RSS1P的两端
加上Sph I和BamH I限制内切酶的酶切位点, 将扩增片段
连接于pMD18-T(TaKaRa)载体 , 中间载体pMD-RSS1P,
送北京诺赛基因组研究中心有限公司测序。首先利用Hind
III与EcoR I两个限制性内切酶分别消化处理pAHC25与
pAHC20质粒, 回收切去bar表达盒的pAHC20片段作为载
体骨架(约2 800 bp), 并同时回收pAHC25载体上的GUS表
达盒(约4 100 bp), 按1 3∶ 摩尔比用T4连接酶连接两部分,
从而构建出中间载体pA20-Ubi::GUS。利用Sph I和BamH I
两个限制性内切酶消化载体pA20-Ubi::GUS质粒DNA切
下Ubi启动子 , 回收切去Ubi启动子的骨架载体片段 (约
4 300 bp), 同时从测序正确的pMD-RSS1P质粒DNA上利
用Sph I和BamH I酶切回收RSS1P目的启动子(约1 715 bp),
第 10期 李 钊等: 组织特异表达启动子 RSS1P在转 TiERF1基因小麦中的应用 1899



图 1 转 TiERF1基因表达载体 pA20-RSS1P::TiERF1的构建
Fig. 1 Construction of TiERF1 transformation vector pA20-RSS1P::TiERF1


1900 作 物 学 报 第 37卷

按 1 3∶ 摩尔比用 T4连接酶连接两部分, 从而构建出中间
载体 pA20-RSS1P::GUS。再利用 BamH I和 Sac I分别酶
切中间载体 pA20-RSS1P::GUS 和 pA25-Ubi::TiERF1, 回
收含有 BamH I 和 Sac I 酶切位点的骨架片段的
pA20-RSS1P (约 4 200 bp)和 TiERF1 (约 880 bp)片段, 按
1 3∶ 摩尔比用 T4 连接酶连接两部分 , 从而构建成由
RSS1P启动子驱动 TiERF1基因表达的载体 pA20-RSS1P::
TiERF1, 该载体不含 bar筛选基因。
1.4 转 RSS1P::TiERF1基因小麦的获得
利用徐惠君等 [19]报道的基因枪轰击法 , 将 pA20-
RSS1P::TiERF1 表达载体与带 bar 基因的 pAHC20 质粒
DNA 按 1 1∶ 比例混合, 再和适量的金粉混合后, 转化小
麦品种扬麦 12 幼胚愈伤组织, 通过筛选、分化、再生、
移栽成苗等步骤, 获得转 RSS1P::TiERF1 基因小麦扬麦
12的 T0代植株。从转 RSS1P::TiERF1基因小麦 T0代 PCR
呈阳性的植株上收获 T1 代种子, 分别种植于江苏省农业
科学院和中国农业科学院作物科学研究所网室。
1.5 转基因小麦的 PCR检测与 PCR-Southern杂交分析
按照改良的 CTAB法[16]提取转 RSS1P::TiERF1基因
T0和 T1代植株的叶片总 DNA。
采用转基因 RSS1P::TiERF1-Tnos 的特异引物检测转
RSS1P::TiERF1基因小麦。扩增反应中, 采用位于 RSS1P
启动子序列上的上游引物 RSS1P-1038U: 5′-CATCCCCAA
CCAGTCCTTTT-3′和位于 TiERF1 序列上的下游引物
TIET-2088L: 5′-CTCGGTAGTGCTTCCCCCT-3′。PCR 反
应体系 20 µL, 含×GC buffer (TaKaRa) 10 μL, 基因组
DNA 50 ng, dNTP各 2 µL (2.5 mmol L−1), 上、下游引物
各 0.5 µL (10 µm L−1), 5 U μL−1 r-Taq聚合酶 0.2 μL。反应
程序为: 95℃预变性 3 min; 94℃ 45 s; 59℃ 45 s; 72℃ 2
min, 10个循环; 94℃ 45 s; 57℃ 45 s; 72℃ 2 min, 25个循
环; 72℃ 10 min延伸补平。扩增产物经 1%琼脂糖凝胶电
泳分离。
扩增的转基因片段经琼脂糖凝胶电泳后 , 以碱法转
至 Hybond-N+尼龙膜上, 参照 Southern杂交方法[20-21], 用
α-32P-dCTP 标记的 RSS1P-TiERF1 特异扩增产物作探针,
在 65℃下进行杂交, 洗膜后放射自显影, 并扫磷屏、分析
杂交结果。
1.6 转基因小麦中 TiERF1组织表达活性的分析
在 T1 代转基因小麦乳熟期, 分别选择来源于基因枪
轰击的 6 个转基因小麦株系中 PCR 检测阳性植株, 进行
TiERF1组织表达特异性的 RT-PCR和实时荧光定量 PCR
(Q-RT-PCR) 分析。
利用TRIZOL试剂 (Invitrogen)提取PCR阳性植株的
根、茎、叶和未成熟种子的总RNA, 以受体扬麦12为对照,
纯化后按RNA Kit ver.3.0 cDNA合成试剂盒(TaKaRa)说明
书合成第一条链cDNA。
以测试小麦的cDNA为模板 , 首先以小麦actin基因
特异引物 (ActA: 5′-CACTGGAATGGTCAAGGCTG-3′和
ActB: 5′-CTCCATGTCATCCCAGTTG-3′)对各样本进行扩
增, 以使模板cDNA均一化, 反应程序为95℃预变性3 min;
94℃ 30 s, 58℃ 35 s, 72℃ 35 s, 26个循环。然后用TiERF1
特异引物(TIE1-317U: 5′-CGTCGTGCTTCGGTTTCCT-3′,
TIE1-743L: 5′-TCGCCTCTCTTCCTTCTTTT-3′)进行半定
量RT-PCR分析, TiERF1检测反应条件为95℃预变性3 min;
94℃ 30 s, 58℃ 35 s, 72℃ 35 s, 10个循环; 94℃ 30 s, 56℃
35 s, 72℃ 35 s, 25个循环; 72℃延伸5 min。3次独立重复。
为了更精确分析上述转基因表达的组织表达特异性, 又
在ABI PRIS-MR7000实时荧光定量PCR仪 (ABI)上进行
Q-RT-PCR分析。按照25 µL SYBR Premix ExTaq (TaKaRa)
反应系统, 通过检测结合双链DNA的SYBR GREEN I强
度达到检测基因表达量的目的, TiERF1基因的特异引物
为TIE1-317U和TIE1-743L, 以actin为内参照(引物为ActA
和ActB)。反应条件为94℃预变性2 min; 94℃变性15 s,
60℃退火31 s, 41个循环。每个反应均有3次独立重复。采
用2−ΔΔCT方法[22]计算转RSS1P::TiERF1基因小麦相对于受
体扬麦12的TiERF1基因相对表达量。
1.7 转基因小麦的纹枯病抗性鉴定
参考蔡士宾等[9]报道的牙签菌接种法, 略作修改。在
小麦分蘖盛期, 用消毒镊子夹取长满禾谷丝核菌R0301菌
丝的牙签段 , 轻轻地嵌入麦苗叶鞘内 , 每个叶鞘嵌入一
个有菌牙签段, 至少保湿3 d, 于小麦收获期对单株进行
抗病调查, 采用蔡士宾等[9]的0级至5级分级方法鉴定, 病
情指数:
5 5
0 0
( )i i
i i
PI = iX / X
= =
×5×100∑ ∑
式中, i表示纹枯病病级, Xi分别表示病级为i级的茎秆
数。
播种转 RSS1P::TiERF1基因小麦 T0代 PCR检测呈阳
性的 150 个 T1单株, 它们来自 10 个株系。收获时, 对转
RSS1P::TiERF1基因小麦株系中 PCR阳性的 98株(每一个
株系约 9~10 株)进行抗病性调查, 并以受体扬麦 12 的作
为对照, CI12633为抗病对照, 扬麦 158为感病对照, 分别
抽取 10个单株进行抗病性调查。
1.8 转基因小麦与受体的农艺性状调查
调查受体扬麦 12及 T1代 PCR检测呈阳性的 98株小
麦的株高、穗长、穗粒数。
2 结果与分析
2.1 启动子的克隆与序列分析
所克隆到的 RSS1P 启动子, 与 Wang 等[17]报道的序
列(GenBank登录号为 X64770.1)基本一致, 在启动子序列
第 794、976、1 309和 1 436 bp位置发生了碱基变异, 但
在顺式元件序列与重要的转录位点上并未发生变异。
2.2 转 RSS1P::TiERF1基因小麦的获得及分子检测
将 pA20-RSS1P::TiERF1 质粒 DNA、带 bar 基因的
pAHC20质粒 DNA和适量的金粉混合, 利用基因枪轰击
第 10期 李 钊等: 组织特异表达启动子 RSS1P在转 TiERF1基因小麦中的应用 1901


法对扬麦 12 幼胚愈伤组织进行共转化 , 轰击幼胚愈伤
组织 1200 块, 通过分化、筛选, 得到再生植株 128 株。
提取该 128株再生植株叶片DNA, 利用 RSS1P与 TiERF1
的特异序列 PCR检测转入的 RSS1P::TiERF1基因。结果
表明, 转 pA20-RSS1P::TiERF1 基因载体质粒 DNA 与转
RSS1P::TiERF1 基因小麦阳性植株中可扩增出 1 050 bp
的转 RSS1P: :TiERF1 的特异性片段 (图 2-A), 从转
RSS1P::TiERF1 基因小麦再生的 128 株植株中, 检测出
转 TiERF1基因阳性植株 29株, 转化率为 2.42% (29/1200
× 100%)。

图 2 转 RSS1P::TiERF1基因小麦的 PCR(A)和 PCR-Southern(B)分析结果
Fig. 2 PCR and PCR-Southern analyses of the RSS1P::TiERF1 gene in transgenic wheat plants
A: PCR检测结果; B: PCR-Southern检测结果。M: DL2000 marker; P: pA20-RSS1P::TiERF1质粒; WT: 扬麦12; 1~13: T1代转基因株系。
A: PCR analysis of RSS1P-TiERF1 in transgenic lines; B: PCR-Southern analysis of RSS1P::TiERF1 in transgenic lines. M: DL2000 marker;
P: pA20-RSS1P::TiERF1 plasmid; WT: Yangmai 12; 1–13: T1 plants of transgenic lines.

对T0代转基因阳性植株进行抗病性筛选后 , 选取10
个抗病株系进行T1代转基因材料的种植和PCR检测。PCR
分析结果表明, 在来自10个T0代株系的150株T1代单株中,
有98株为PCR阳性, 阳性检出率为65.3%, 说明转入的外
源基因RSS1P::TiERF1在T1代尚未纯合, 可以从T0代完整
地传递到T1代转基因植株。
为了验证 PCR 扩增的准确性, 对 PCR 扩增片段(图
2-A)进行了转膜、Southern杂交分析。PCR-Southern结果
显示, 所有 PCR 阳性扩增片段均与特异探针产生一条杂
交带 , 而阴性对照不能与特异探针产生杂交带 (图 2-B),
表明利用 RSS1P 与 TiERF1 的特异序列 PCR 扩增出的
RSS1P::TiERF1 特异片段是准确的 , 检出的转 RSS1P::
TiERF1基因小麦阳性植株是真实的。
2.3 转基因植株 TiERF1的组织特异性表达分析
半定量 RT-PCR 检测结果表明, 启动子 RSS1P 可以
驱动 TiERF1基因在转基因小麦的根、茎和叶中高效表达,
在种子中表达量最低、几乎检测不到(图 3-A)。Q-RT-PCR
分析结果表明, 与未转基因扬麦 12对照相比, 转 RSS1P::
TiERF1小麦的根、茎秆和叶中, TiERF1基因的相对表达
量分别为对照的 12.3、10.1 和 6.5 倍, 转 RSS1P::TiERF1
小麦的种子中 TiERF1 的相对表达量为 1.3 倍, 基本与扬
麦 12的相同(图 3-B), 说明 RSS1P驱动的 TiERF1表达强
度在根和茎秆中最强。
2.4 转基因小麦的纹枯病抗性鉴定
与未转基因的扬麦 12相比, 多数 T1代 PCR阳性植株
对纹枯病抗性得到提高 , 与转入 Ubi::TiERF1的扬麦 12
抗性基本相同。鉴定结果显示受体材料扬麦 12的病情指
数分别为 39.6, 抗病对照 CI12633的病情指数为 22.2, 感
病对照扬麦 158的病情指数分别为 44.6, 转RSS1P::
TiERF1基因的阳性植株群体抗病性在 23.8~28.0之间, 转
Ubi::TiERF1阳性植株的抗病性为 25.3~27.3 (表 1)。说明
RSS1P::TiERF1 在转基因小麦内能有效表达, 提高了转

图 3 转 RSS1P::TiERF1基因在小麦不同器官的表达
Fig. 3 Relative expression of RSS1P::TiERF in different organs
A: 半定量 RT-PCR观察的不同器官和受体扬麦 12的 TiERF1表达量; B: 荧光定量 PCR检测 T1代转基因小麦不同器官和受体扬麦 12中 TiERF1
的相对表达量。结果采用 3次重复的平均数据。
RT-PCR analysis (A) and Q-RT-PCR analysis (B) on TiERF1 expression in T1 plants from different organs of transgenic wheat and its host Yangmai
12. Relative expression of the target gene is presented with the average of three technical replicates.
1902 作 物 学 报 第 37卷

表 1 转 RSS1P::TiERF1基因小麦 T1代植株的纹枯病抗性
Table 1 Resistance to wheat sharp eyespot in T1 plants of RSS1P::TiERF1 transgenic wheat
株系
Line
平均病级
Average infection type
病情指数
Disease index
株系
Line
平均病级
Average infection type
病情指数
Disease index
RSTI-3 1.2 23.8** RSTI-127 1.3 26.6**
RSTI-12 1.3 26.5** UBTI-1 1.2 25.3**
RSTI-18 1.3 25.9** UBTI-2 1.3 26.4**
RSTI-37 1.3 26.1** UBTI-3 1.3 27.3**
RSTI-39 1.3 25.8** UBTI-4 1.3 25.6**
RSTI-46 1.3 26.1** 扬麦 12 Yangmai 12 1.9 39.6
RSTI-62 1.4 28.0* 扬麦 158 Yangmai 158 2.2 44.6
RSTI-113 1.2 23.6* CI12633 1.1 22.2
RSTI-124 1.3 26.6**
数据为T1代转基因株系中阳性植株平均值。*和**分别表示在P<0.05和P<0.01水平与对照扬麦12有显著差异。
Data are means of positive transgenic plants in each line. * and ** indicate significant differences compared with Yangmai 12 at P<0.05 and
P<0.01, respectively.

RSS1P::TiERF1基因植株对纹枯病的抗性, 且在抗病性提
高强度上与使用Ubi启动子转基因小麦相当, 没有明显的
数量统计上差异, 说明 RSS1P启动子驱动基因在根、茎部
表达效率上与 Ubi启动子基本相当。
2.5 转基因小麦的农艺性状
转 RSS1P::TiERF1 小麦的农艺性状与未转基因的受
体扬麦 12基本相同 , 与转 Ubi::TiERF1基因小麦在株高
上有明显差异。转Ubi::TiERF1基因小麦明显矮于受体“扬
麦 12”与转 RSS1P::TiERF1 基因小麦, 且在苗期明显较受
体扬麦 12与转 RSS1P::TiERF1基因小麦的幼苗弱化。这
些现象可能主要是由于 Ubi 启动子驱动的乙烯转录因子
TiERF1 为组成型高效表达, RSS1P 启动子驱动的 TiERF1
存在不同组织表达特性。
3 讨论
转基因植物的启动子可以分为组成型启动子、组织特
异性启动子和诱导型启动子等。组成型启动子驱动的外源
基因在转基因植物的所有时期和组织中都表达, 这不仅
造成了能量的浪费, 而且会带来转基因植物的安全性问
题。所以, 对于组织特异性启动子的研究和应用正日益受
到广大转基因研究者的重视。组织特异性启动子不仅可以
诱导外源基因在转基因植株的特异组织进行表达, 而且
还可以通过其含有的诱导表达元件, 在植株的不同时期
或不同条件下表达, 从而保证植物的能量更多地进行产
量的积累。
为了从基因工程途径防治危害小麦茎基部组织的土
传病害, 本研究从水稻叶片中克隆了韧皮部组织特异表
达的水稻蔗糖合酶启动子(RSS1P), 所克隆的 RSS1P 启动
子序列与 Wang 等[17]之前公布的序列有一定的差异, 即
第 793、第 976、第 1 310和第 1 436 bp位点出现碱基变
化。但将这个序列在 PLACE数据库(http://www.dna.affrc.
go.jp/PLACE/signalscan.html)上进行启动子元件分析 [23-24],
结果发现其启动子基础元件上没有区别。造成这种原因的
可能性 , 一是所选用的水稻品种不同 , 导致水稻基因组
DNA 存在一定的区别; 二是在基因的克隆和测序过程中
存在一定偏差, 导致本实验得到的 RSS1P启动子与Wang
等[17]公布的启动子序列存在一定程度碱基的差异。另外,
本研究构建的不含有 bar基因的载体进行转化, 从而克服
了 bar基因存在对环境安全影响的可能性。
本研究表明, 水稻蔗糖合酶基因启动子(RSS1P)可驱
动 TiERF1基因在转基因小麦植株的根、茎中高效特异表
达 , 可防治小麦纹枯病等根茎部病害。RSS1P 驱动的
TiERF1 基因在转基因小麦的籽粒中不表达, 有利于解决
转基因小麦籽粒的食用安全性问题。农艺性状调查发现,
与受体扬麦 12 相比, 转 RSS1P::TiERF1 基因小麦除抗病
性提高外, 在株高、育性、成熟期等方面基本一致, 说明
转入的 RSS1P::TiERF1 基因不影响转基因小麦原品种的
基本特性, 而 Ubi 启动子诱导的转 TiERF1 基因小麦则由
于其组成型表达特性, 使转基因小麦在株高等方面发生
了一些不良变化, 进一步证明 RSS1P 组织特异型启动子
在转基因育种方面相对于组成型启动子的优势。
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