全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(9): 1510−1517 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2003AA207130); 山西省自然科学基金项目(20051042)
作者简介: 郜刚(1971–), 男, 山西临汾人, 博士研究生, 副教授, 研究方向: 马铃薯分子生物学。E-mail: ggniche@126.com
*
通讯作者(Corresponding author): 屈冬玉, 研究员, 研究方向: 马铃薯遗传育种。Tel: 010-82109543; E-mail: dyqu@mail.caas.net.cn
Received(收稿日期): 2008-03-20; Accepted(接受日期): 2008-04-01.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01510
马铃薯非特异性脂质转移蛋白基因 StLTPa1的克隆和表达
郜 刚 1,2 任彩虹 2 金黎平 1 谢开云 1 屈冬玉 1,*
(1 中国农业科学院蔬菜花卉研究所, 北京 100081; 2 山西师范大学生命科学学院, 山西临汾 041004)
摘 要: 非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)是植物中大量存在的小分子脂类结合蛋白, 具有多种生物学功能, 如抗菌防
御、信号传导、胞壁松弛、蛋白酶抑制等。通过接种青枯菌(Ralstonia solanacearum), 从马铃薯栽培品种中薯 3号中
获得一个新的非特异性脂质转移蛋白 cDNA克隆 StLTPa1, 序列分析表明该基因含 636 bp核苷酸, 编码 91个氨基酸,
属于 I 类非特异性脂质转移蛋白。基于氨基酸序列构建的系统发生树揭示, 该基因与其他茄科 nsLTP 具有高度保守
的序列相似性, 核酸和氨基酸水平分别具 75%~85%和 60%~92%的同源性。对该基因在互作早期基因表达时空性分
析表明, StLTPa1 基因不仅受病菌的诱导, 在不同抗、感病的马铃薯基因型中差异表达, 而且受一定浓度外源非生物
激发子如水杨酸、茉莉酸和脱落酸的诱导并产生一定时间的持续效应, 其诱导表达模式也表现出一定的差异。原位
杂交结果显示 StLTPa1 主要在马铃薯茎、叶维管束系统的韧皮部细胞中表达。这些结果说明 StLTPa1 基因受病菌和
非生物激发子诱导, 在植物防御反应中发挥作用。
关键词: 马铃薯; 非特异性脂质转移蛋白; StLTPa1; 克隆; 表达
Cloning, Expression and Characterization of a Non-Specific Lipid Trans-
fer Protein Gene from Potato
GAO Gang 1,2, REN Cai-Hong2, JIN Li-Ping1, XIE Kai-Yun1, and QU Dong-Yu1,*
(1 Institute of Vegetables and Flowers, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081; 2 College of Life science, Shanxi Normal Univer-
sity, Linfen 041004, Shanxi, China)
Abstract: Plant non-specific lipid transfer proteins (nsLTPs) are abundantlipid binding proteins with small molecules that play
several biological roles including antimicrobial defense, signaling, cell wall loosening, proteinase inhibiting and so on. A new
cDNA clone, named StLTPa1, corresponding to potato nsLTP gene was isolated from a cultivated potato (Solanum tuberosum)
infected with Ralstonia solanacearum. The sequence analysis showed that the cloned cDNA contained 636 bp nucleotide which
encoded a type I nsLTP of 91 amino acids. The StLTPa1 gene is well conserved in the coding region with 60–92% identity at the
amino acid level, and 75–85% identity at the nucleotide sequence level compared with other Solanaceae nsLTPs. The transcripts
of the gene accumulated in potato leaf and stem tissues induced by R. solanacearum and showed dominant differential expression
between resistant and susceptible genotypes. In situ hybridization results showed that the StLTPa1 mRNA was localized in phloem
cells of vascular tissues in potato leaf and stem tissues after pathogen infection. Salicylic acid, methyl jasmonate and abscisic acid
induced StLTPa1 gene expression in different manners. These three signal molecules could produce a long-term effect on the
StLTPa1 gene expression during the early stages of potato—R. solanacearum interaction. These results thus showed that the
StLTPa1 may be pathogen-responsive gene in plant defenses and involve in a complex gene regulation network.
Keywords: Solanum tuberosum; Non-specific lipid-transfer protein; StLTPa1; Cloning; Expression
植物非特异性脂质转移蛋白(non-specific lipid-
transfer proteins, nsLTP)是在植物界中分布极广的一
类小分子脂质结合蛋白, 至今已发现其存在于 50多
种植物[1-3]。该蛋白由多基因家族编码, 具有多种异
构体 [4], 富含半胱氨酸 , 通常根据其初级结构可以
分为 3类[5], 据最新报道认为, 通过全基因组解析水
第 9期 郜 刚等: 马铃薯非特异性脂质转移蛋白基因 StLTPa1的克隆和表达 1511


稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)和拟南芥
(Arabidopsis thaliana)的 nsLTP, 可以进一步分为 9
个不同的进化分支。I 类(nsLTP1)和 II 类(nsLTP2)
分子量分别约为 9 kD和 7 kD, 碱性, pI介于 8.8~10.0
之间[4-5], III 类(nsLTP3)是花粉特异表达蛋白, 分子
量等化学特性与 II 类相似[6]。非特异性脂质转移蛋
白与特异性脂质转移蛋白的主要区别在于其转移的
脂类不具特异性[7-8]。I类 nsLTP通常为球状小分子,
含有 4 个 α 螺旋, 由 4 个二硫键联系在一起并形成
一个疏水腔, 可以结合脂肪酸、酰基或磷脂等分子[9],
其显著特征在于这个疏水腔横贯球体且具有柔韧性,
可以调节容积大小以结合或容纳多种类型的脂类分
子[8-10]。体外实验证明其具有膜间转脂的作用, 但在
体内尚未找到相关证据[1], 如小麦 nsLTP 与磷脂类
的互作表明在正常生理情况下它并不能从膜上荷载
脂分子[11]。随着新的 nsLTP 的不断发现, 其功能显
得更加复杂和多样化[4]。因此, 具体了解各类非特异
性脂质转移蛋白的结构与生物学功能显得十分必
要。
尽管尚未发现某种植物的 nsLTP 可以在体内进
行脂质转移, 但有不少间接证据为解释植物非特异
性脂质转移蛋白的生物学功能提供了线索。首先 ,
一些研究表明 nsLTP 参与植物防御机制, 对细菌、
真菌甚至病毒具有抗性[8], 而且 nsLTP 的表达调控
呈现一定的多样性, 许多信号分子如乙烯、水杨酸、
茉莉酸(甲酯)、脱落酸和各种环境因子如干旱、高温
胁迫都能够影响其表达[11-15]。有报道指出, 在拟南
芥中 , nsLTP 参与系统获得抗性(systemic acquired
resistance, SAR)相关的长距离信号传导[16]。具有这
种抗病功能的常见于 I和 II类。其次, nsLTP在某些
植物食品和花粉中是一种过敏原, 能够引起易感者
过敏[1,8], 如 III类 nsLTP。另外少数 nsLTP如在银杏
(Ginkgo biloba)等, 具有蛋白酶抑制子的功能[15]。在
茄科中 , 关于非特异性脂质转移蛋白的研究较少 ,
已发现两个马铃薯(Solanum tuberosum) nsLTP cDNA
片段在块茎发育过程中是上调表达的, 并且与打破
块茎休眠和发芽相关, 主要积累于块茎发育相关组
织的韧皮部[17]。番茄野生种 Lycopersicon pennellii
中分离的 3个 nsLTP (LpLtp1, 2, 3)对干旱胁迫表现
一定的反应, 而且受脱落酸的诱导, 但是这 3 个成
员在果实中的表达模式迥异 [18]。在辣椒(Capsicum
annuum)中分离的 3个 nsLTP (CALTPI, II, III)被认为
是在辣椒疮痂病(Xanthomonas campestris pv. vesi-
catoria)抗病过程中发挥作用的, 同时还受到其他非
生物和环境因素的诱导[12-15]。由此可见, 茄科非特
异性脂质转移蛋白可能同样具有多种生物学功能。
在马铃薯中关于非特异性脂质转移蛋白生物学功能
的报道仅限于块茎发育 , 迄今为止还没有关于
nsLTP 与马铃薯青枯病(Ralstonia solanacearum)相
关的报道。因此, 分离、鉴定马铃薯与青枯菌互作
过程中被诱导的 nsLTP 基因, 并对其生物学功能和
作用机制进行研究, 对于揭示植病互作机制、寻找
马铃薯抗病新基因等非常重要。
本研究利用构建病菌诱导的 cDNA SSH 文库,
结合 RACE技术克隆了一个新的马铃薯 nsLTP基因
的全长 cDNA, 并对其序列结构、进化特征和诱导表
达模式进行了研究。
1 材料与方法
1.1 植物材料和青枯菌株
马铃薯青枯病抗、感病基因型材料分别为
MS42.3 和中薯 3 号, 青枯菌菌株 PO41(生理小种 3
号, 生化变种 2 号)均由蔬菜花卉研究所提供。种薯
播种于温室, 幼苗移栽于 10 cm 含草炭/蛭石(3∶1)
营养钵中, 3∼4周长至 9∼10叶期。参照何礼远等[19]
方法接种。
1.2 化学处理
取健康 9∼10叶期幼苗做如下化学处理。水杨酸
(SA)溶于水至 5 mmol L−1, 茉莉酸甲酯(MJ)初溶于
100%乙醇, 以水定容至 50 μmol L−1, 其中加 Tween
20 (0.01%), 喷于茎叶至形成微滴 , 对照以 Tween
20/水代替, 迅速密封于合适的黑色塑料袋中, 室温
处理 24 h, 之后重复一次[15]。脱落酸(ABA)初溶于
100%乙醇 , 以水定容至 50 μmol L−1, 对照代以
0.1%(W/V)乙醇[20]。处理后不同时间点对茎叶取样,
速冻于液氮用于 RNA制备。
1.3 RNA/DNA制备
采用 TRIzol试剂(Invitrogen, USA)提取总 RNA,
使用 Clontech SMART PCR cDNA Synthesis Kit
(Clontech, USA), 按其说明进行反转录。DNA 提取
采用 CTAB 法, 裂解液成分为 10%(W/W) PVP, 2%
(W/V) CTAB, 75 mmol L−1 Tris-HCl (pH 8.0), 15
mmol L−1 EDTA (pH 8.0), 1.05 mol L−1 NaCl, 4%
(V/V) β-巯基乙醇。
1.4 抑制消减杂交和序列分析
使用 PCR-Select cDNA Subtraction Kit (Clontech)
1512 作 物 学 报 第 34卷

构建消减 cDNA 文库, 以接种病菌为测试方(tester),
对照为驱动方(driver), 消减产物克隆于 pGEM-T 并
转化 Escherichia coli DH5α (Invitrogen)。利用 PCR-
Select Differential Screening kit (Clontech)筛选出 384
cDNA 阳性克隆。由上海生工生物技术公司测定序
列, 利用 GenBank 的 Blast 程序比对核酸数据, 以
Clustal W 线性比对氨基酸序列, 用 MEGA 软件[21]
绘制系统进化树。
1.5 分离全长 nsLTP cDNA
因获得的相关 EST含有 3′-UTR, 故利用 5′-RA
CE 法分离其全长 , 采用 SMART-RACE cDNA
Ampl- ification Kit (Clontech), 设计 5′基因特异引物
GSP1: 5′-CCACAACACCCTCCAATAGGACCGC-3′
和 GSP2: 5′-GGGAGGCAGGGAGCCAAGCCAGA
TGTAA-3′配合通用引物 UPM 克隆全长 , 命名为
StLTPa1, GenBank登录号 EU057716。
1.6 Real-time PCR、RT-PCR和 Northern杂交
参照 Jain 等[22]方法进行 Real-time PCR, 利用
Bio-Rad iCycler iQ检测系统进行反应并分析。根据
Wawrzynska 等 [23]方法进行 Northern 杂交和 RT-
PCR。Real-time PCR正向引物为 5′-TGGCTCCCTG
CCTCCCTTATC-3′, 反向引物 5′-CCATCTTATTCTT
CATCTCCG-3′, 内参Actin (GenBank 登录号X55747)
引物分别为 5′-GCTTCCCGATGGTCAAGTCA-3′, 5′-
GGATTCCAGCTGCTTCCATTC-3′。根据 Pfaffl等[24]
方法进行反应特异性和相对表达量计算。RT-PCR
引物为 5′-GCTCCCTGCCTCCCTTATCTT-3′, 5′-CTT
TTCCCGTATCAATGCCCT-3′。实验重复 3次。
1.7 组织原位杂交
根据 Elorza 等[25]利用地高辛标记的 RNA 探针
与马铃薯茎叶石蜡组织切片进行原位杂交。StLTPa1
基因特异 PCR 产物用于合成探针, 正义和反义探针
利用 DIG RNA Labeling kit (SP6/T7; Roche)标记地高
辛-UTP, 引物分别为 5′-CATCTTATTCTTCATCTC
CGC-3′和 5′-GGCTCCCTGCCTCCCTTATC-3′。
2 结果与分析
2.1 克隆和鉴定 StLTPa1基因
通过构建病原诱导马铃薯茎特异的消减 cDNA
文库, 利用 5′-RACE PCR从获得的相关克隆中扩增
出编码 nsLTP 的全长 cDNA, 长 636 bp, 命名为
StLTPa1, GenBank登录号 EU057716。序列分析发现
其结构与其他物种如拟南芥、水稻等 I 类非特异性
脂质转移蛋白类似, 等电点较接近, 约为 9.40。经推
导, 该基因编码 114 个氨基酸, 同时具有保守的信
号肽序列和半胱氨酸[26-27], 切除信号肽后的成熟蛋
白质具 91个氨基酸(图 1)。经 Clastal W比对, 发现
该基因与其他茄科 nsLTP具有高度保守的序列特征,
核酸和氨基酸水平分别具 75%∼85%和 60%∼92%的
同源性。



图 1 StLTPa1的核苷酸序列以及推导的氨基酸序列
Fig. 1 Composite nucleotide sequences of the cDNA for
StLTPa1 and the deduced amino acid sequence
氨基酸序号自成熟蛋白质 N端的丙氨酸编起; 斜体部分为信号
肽; 画线部分为钙调素结合位点。
The amino acids are numbered from the alanine residue found at the
amino terminus of the mature protein; the regions of signal peptide are
italic; the region of CaM-binding site is underlined.

采用邻接法构建了茄科 48个 nsLTP的无根系统
发生树(图 2), 从系统发生树上节点位置和分支长度
的量化数值上分析, 尽管存在小的不同的亚类, 但
大的分类上可以将茄科现有的 nsLTP分为 I、II、III
类, 这 3类大致符合 nsLTP1、2、3的分子特征。其
中 I类群包纳的 nsLTP最多, 涉及的种较多, 几乎都
是 nsLTP1; II类群最少, 全是烟草(Nicotiana glauca)
nsLTP1; 第 III类群主要包括了 nsLTP2类转脂蛋白,
与其他 nsLTP1明显具有较长的系统发生距离。从图
中可以看出马铃薯 StLTPa1 基因与番茄(S. lycoper-
sicum)的一个 nsLTP1 同属一支, 显示它们可能具有
共同的起源。唯一有出入的马铃薯 BAC23052 nsLTP
因其本身序列明显短于其他成员而归属于第 III 类,
怀疑是分歧所致的。另外 StLTPa1 基因编码的产物
虽然与马铃薯其他成员同归于 I 类, 但分属于两个
不同的亚群, 这暗示在马铃薯基因组中存在其他新
成员的可能性。
第 9期 郜 刚等: 马铃薯非特异性脂质转移蛋白基因 StLTPa1的克隆和表达 1513




图 2 基于成熟氨基酸序列的茄科 nsLTP的系统发生树
Fig. 2 Phylogenetic relationships of the Solanaceae nsLTPs based on sequence alignments of the mature encoded proteins
以 48个单一氨基酸序列作分析; 各蛋白的原始序列接受号列于种名之后; 底部标尺表每个位点发生 0.1次氨基酸替代的进化距离;
系统发生树使用 MEGA软件采取邻接法构建。
The analysis was based on alignment of 48 unique amino acid sequences. The primary accession numbers for the protein sequences used to
compile the tree are followed the specific name. The scale bar corresponds to an evolutionary distance of 0.1 amino acid (aa) substitution per
site. The evolutionary tree was constructed by the Neighbor-Joining method and drawn by the MEGA program.

2.2 青枯菌诱导 StLTPa1基因在不同抗、感病基
因型中的表达模式
为探讨 StLTPa1 基因在马铃薯与青枯菌互作早
期表达的时间和空间特性, 采用两步分析法对接种
后的马铃薯茎叶组织 RNA 转录本丰度随着早期病
程发展的变化进行了比较。首先, 对接种后总 RNA
在不同时间点进行 Northern blot分析(图 3), 结果显
示接种后 3∼5 d StLTPa1 转录本在抗病基因型和感
病基因型中都表现上调, 抗病基因型中诱导的速率
和强度较高于感病基因型, 表明该基因不仅受病原
的诱导 , 而且受寄主故有抗性的影响。第二步用
Real-time PCR对该基因在不同组织位置之间的表达
特征进行了系统分析(图 4), StLTPa1基因不仅在抗、
感病基因型中具有病菌诱导表达的差异性(图 4-A对
B、C对 D), 而且在同一类型马铃薯的不同部位也存
在较明显的差异(图 4-A对 C、B对 D), 表现出一定
的系统诱导性。病菌在抗病基因型中能够诱导
StLTPa1 基因既快速且持久地表达, 相对靠近接种
点的下部茎叶组织表达量较弱, 远离接种点的上部
茎叶组织中表达量较强; 而在感病基因型中这种诱
导是短暂的, 在接种后 3 d时达到最高峰, 随后有所
减弱, 与抗病基因型另一个不同点在于下部茎叶组
织的诱导强于上部组织, 似乎反映出病菌在感病基
因型中能够较快克服该基因产物的作用。这一点与
1514 作 物 学 报 第 34卷

病原菌在寄主体内的居群动态相吻合(图 3-E、F)。



图 3 StLTPa1基因表达的 Northern分析
Fig. 3 Northern analysis of StLTPa1 gene expression

2.3 StLTPa1基因表达受非生物激发子的影响
如图 5 所示, 水杨酸、茉莉酸和脱落酸都能够
不同程度地诱导 StLTPa1基因上调表达, 从处理后 1
d起, 至 3 d或 5 d达到高峰, 这种上调持续的时间
较长, 尤其是在抗病基因型中。在感病基因中, 茉莉
酸和水杨酸诱导的 StLTPa1 转录本在表达高峰后都
一定程度地下降, 相对于脱落酸的作用而言, 相对
表达量较弱。在抗病基因型中, 这种效果尤其明显,
这表明脱落酸可能对 StLTPa1 的诱导存在不同于水
杨酸或者茉莉酸的机制, 这种机制使 StLTPa1 基因
的上调表达更快捷, 以至于使其转录本在接种后 1 d
的丰度就高于其他两种激发子的作用。显示脱落酸
对该基因的调控更加有效。
2.4 StLTPa1基因表达的组织定位
利用原位杂交对 StLTPa1基因表达进行组织定位
结果(图 6)显示, 在接种后 3 d取材的杂交中, StLTPa1
mRNA 主要分布在茎微管系统的韧皮部和叶片维管
束, 在茎的表皮细胞有极微弱的杂交信号。作为对
照的未接种健康植株未见杂交信号。对根组织的原
位杂交中, 无论接种与否均未检测到有该基因的表
达。说明病菌诱导的 StLTPa1 基因表达位点主要在
茎叶组织的韧皮部而非木质部。
3 讨论
3.1 StLTPa1基因结构与进化
本研究从马铃薯中克隆了一个新的 nsLTP1 基
因, 对其结构特征、表达性质和组织定位等的分析
为此类蛋白生物学功能的确定提供线索。StLTPa1
具有 I 类 nsLTP 所共有的结构特征如低分子量、保
守的半胱氨酸残基、碱性等电点、以及位于 C-末端
的钙调素结合位点[13], 而且序列整体具高度相似性;
StLTPa1 在系统进化树上与 Jung 等[12,28]报道的受病
菌诱导的辣椒 nsLTP 同处一个亚群, 暗示其可能参
与青枯病防御反应, 这一点在病菌诱导表达分析中
得到了证实。这与以往发现的其他植物脂质转移蛋
白参与抗病反应的结果是一致的[27,29-35]。对 StLTPa1
基因编码的氨基酸序列进行保守区及功能位点和系
统发生分析表明它是马铃薯非特异性脂质转移蛋白
家族的一个新成员 , 在进化上与番茄(S. lycopersi-
cum)的 nsLTP(P93224)具共同的祖先。
3.2 青枯菌诱导 StLTPa1基因在不同抗、感病基
因型中的表达模式
非特异性脂质转移蛋白参与植物防御反应的分
子机制目前并不清楚, 研究者一般通过分离纯化蛋
白质、体外检测其活性[10], 或者在植物体内分析其
对病原物反应的基因表达模式来确定其活性[28,30]。
某些 nsLTP1 被认为是与角质素和木栓层的形成相
关联的, 可以抑制真菌等的生长。从辣椒(Capsicum
anuum)中分离的一个 LTP在拟南芥中的异源表达能
够增加其对灰霉病抗性[13]。本研究关于 StLTPa1 在
不同抗病材料中存在差异表达的实验结果说明
StLTPa1 的表达参与了寄主植物的抗性反应, 在病
理学上表现为可以在一定程度上抑制青枯菌在马铃
薯体内的居群扩张, 与病菌在微管系统的居群动态
有一定的关联。在以往的实验结果中尚未见类似报
道。
马铃薯青枯病属于维管束系统病害[19], 维管束
系统由韧皮部和木质部构成, 在植物体内形成连续
的运输系统, 负责运输水分、营养和信号分子。在
马铃薯青枯病中, 这种特殊的结构系统却成了病原
菌入侵、定殖和扩张的场所。StLPTa1 基因在微管
系统的诱导性表达模式提供了这样一种可能性, 即
其表达可能诱导了某种特殊信号, 进而导致对病菌
入侵和扩张的连续反应。虽然目前尚未确定这种诱
导信号分子, 但是 StLPTa1 在下部感染位点(lower
infection site)和上部系统位点(upper systemic site)的
差异表达暗示存在某种可以长距离传输的信号。
Maldonado 等[16]发现在拟南芥脂质转移蛋白 DIR1
在病菌入侵的情况下可以与一种脂源分子 ( l ipid-
derived molecule)互作并促进长距离信号传导。这种
脂源分子可能是由病菌的质膜上合成或者释放的羟
脂如茉莉酸、磷脂酸或者 N-酰基乙醇胺, 在植物防
御信号中能够起到次级信使的作用。植物非特异性
脂质转移蛋白的空间结构表明其内部的疏水性腔足
以容纳脂肪酸或者磷脂分子 , 而其氨基端的信号
第 9期 郜 刚等: 马铃薯非特异性脂质转移蛋白基因 StLTPa1的克隆和表达 1515




图 4 马铃薯与青枯菌互作早期, StLTPa1基因在不同抗感病基因型中的差异表达
Fig. 4 Differential expression of StLTPa1 gene in different potato genotypes during the early stage of R. solanacearum-potato interactions
A和 B：不同时间点 StLTPa1基因在感病(A)、抗病(B)基因型上部茎叶组织(6~7节)之间的差异表达的 real-time PCR检测, Actin为内
参, 将其丰度平均值设为 1, 相对表达丰度均与内参比较使其标准化, 统计学显著性为 3次重复的 t-检验, P<0.01, 误差线表示平均值±标
准误; C 和 D：不同时间点 StLTPa1 基因在感病(C)、抗病(D)基因型下部茎叶组织(第 2~4 节)之间的差异表达; E 和 F：青枯菌(生理小
种 3号, 生化变种 2号, 菌株 PO41)在感病(E)、抗病(F)基因型茎维管组织中的居群动态。重复 3次, 每次 3株。
A and B: Time courses of StLTPa1 gene expression in the upper (between 6th–7th nodes) tissues of susceptible (A) and resistant (B) geno-
types at various time intervals after inoculation by real-time PCR. The values were normalized to actin at each time-point. Statistical signifi-
cance for the observed up-regulation was calculated with Students t-test: P<0.01. Error bars represent the mean ± standard error. As a control,
healthy plants were mock-inoculated with water. C and D: Relative transcript levels of StLTPa1 gene in the lower (between 2nd−4th nodes)
tissues of susceptible (C) and resistant (D) genotypes at various time intervals after inoculation. E and F: Population sizes of strain PO41 in
potato of susceptible (E) and resistant (F) genotypes at different stages of infection. Overground stem tissues were sampled by grinding and
effluent water was dilution-plated directly. With Student’s t-test, triplicate experiments were tested at P<0.05 and 3 plants tested for each.

肽可以将成熟蛋白定位至细胞壁[13], 因此这些特性
为 nsLTP 发挥这种参与长距离信号传导的功能提供
了可能性。本研究中 StLPTa1 的茎叶组织特异性和
系统诱导表达似乎也支持了这一点。综上所述 ,
StLTPa1 基因的组织原位杂交和时空表达模式显示
了该基因在维管束系统中发挥其生物学功能。
3.3 StLTPa1基因的表达受非生物因子的影响
最近一些报道显示植物的 nsLTP 表达通常与防
御信号分子相关联[1,12-13]。VvLTP4与茉莉酸形成的
复合体在体外试验中能够诱导葡萄(Vitis vinifera)对
灰霉病 (Botrytis cinerea)的高水平耐性 [ 1 ]。烟草
NtLTP1 可以结合茉莉酸形成复合体并与一种质膜
1516 作 物 学 报 第 34卷



图 5 化学处理后 StLTPa1基因在马铃薯茎中的
表达的 RT-PCR检测
Fig. 5 Relative expression of the StLTPa1 in potato stems at
various time intervals after treatment with plant hormones
Mock：模拟处理作为对照; Resistant：抗病基因型; Susceptible：
感病基因型。图示为一次代表性试验结果, 使用的激素为 ABA
(50 μmol L−1)、SA(5 mmol L−1)、MJ(50 μmol L−1)。
Mock: Healthy plants were mock-treated as control; resistant: re-
sistant genotypes; susceptible: susceptible genotypes. The results in
figure 4 are from a representative corresponding experiment with
SA (5 mmol L−1), MJ (50 μmol L−1), and ABA (50 μmol L−1).



图 6 StLTPa1基因在马铃薯茎叶组织表达的原位杂交
Fig. 6 In situ localization of StLTPa1 mRNAs in potato stem
and leaf tissues
A：叶组织横向切片用于正义 StLTPa1 RNA探针的杂交; B：茎
组织横向切片用于正义 StLTPa1 RNA探针的杂交; C：叶组织横
向切片用于反义 StLTPa1 RNA探针的杂交; D：茎组织横向切片
用于反义 StLTPa1 RNA探针的杂交。箭头所示为杂交信号。UE：
上表皮; LE：下表皮; op：外韧皮部; ip：内韧皮部; Vs：维管束;
x：木质部。标尺长度 10 μm。
A: Consecutive 10 μm transverse sections of the leaves were hybridized
with the sense StLTPa1 RNA probes. B: Consecutive 10 μm transverse
sections of the stems were hybridized with the sense StLTPa1 RNA
probes. C: The antisense StLTPa1 RNA probes were hybridized with
the consecutive 10 μm transverse sections of leaves. D: The antisense
StLTPa1 RNA probes were hybridized with the consecutive 10 μm
transverse sections of stems. The arrowheads point out hybridization
signal. UE: upper epidermis; LE: lower epidermis; op: outer phloem; ip:
inner phloem; Vs: vascular bundle; x: xylem. Bars = 10 μm.

定位的受体分子(elicitin receptor)发生作用[35]。在其
他植物中, nsLTP的表达还受乙烯、水杨酸、脱落酸
等非生物激发子的诱导[11,29]。本文 StLPTa1 的表达
受到水杨酸、茉莉酸和脱落酸的影响, 说明在与病
菌互作过程中 StLPTa1 的表达处于一种较复杂的调
控网络中。有必要针对该基因表达的精细细胞定位
和信号调控做进一步的深入研究, 这对于解释早期
马铃薯与青枯菌的互作机理乃至为今后青枯病的控
制提供新的目标具有理论意义。
4 结论
从马铃薯 cDNA 文库中克隆了非特异性脂质转
移蛋白基因 StLPTa1, 开放阅读框为 636 bp, 编码 91
个氨基酸残基的成熟蛋白, 在结构上具有 nsLTP1的
共同特征, 进化地位与其他茄科 nsLTP1 高度类似;
StLPTa1 在马铃薯与青枯菌互作的早期受病菌的诱
导而上调表达, 在不同抗、感病材料中有明显差异,
相对感病基因型而言, 在抗病基因型中的诱导表达
更快、更高、更强; StLPTa1基因表达具组织特异性,
主要位于茎叶组织维管系统的韧皮部 , 未见于根 ;
同一基因型的马铃薯上部组织和下部组织中的表达
略有差异; StLPTa1基因表达受水杨酸、茉莉酸和脱
落酸的诱导。

致谢：本论文部分工作得到山西师范大学生命科学
学院 2004级硕士研究生张丽萍的帮助, 在此表示感
谢。
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