全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(10): 1847−1855 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重大专项(2009ZX08002-008B和 2009ZX08009-083B)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 徐兆师, E-mail: xuzhaoshi@yahoo.com.cn, Tel: 010-82106773
第一作者联系方式: E-mail: mdh2493@nwsuaf.edu.cn
Received(收稿日期): 2012-02-13; Accepted(接受日期): 2012-04-20; Published online(网络出版日期): 2012-07-27.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120727.0841.003.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.01847
小麦胁迫相关基因 TaLEAL3的克隆及分子特性分析
闵东红 1,2 赵 月 1 陈 阳 1 徐兆师 2,* 霍冬英 1 胡 笛 1 陈 明 2
李连城 2 马有志 2
1 西北农林科技大学农学院, 陕西杨凌 712100; 2 中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源和基因改良国家重大科学工程
/ 农业部作物遗传改良与育种重点开放实验室, 北京 100081
摘 要: 第 3组 LEA蛋白(late embryogenesis abundant protein)介导干旱、高温、高盐等非生物胁迫响应, 关于普通小
麦 LEA基因的研究鲜有报道。利用噬菌体原位杂交技术, 从小麦苗期干旱胁迫条件构建的 cDNA文库中筛选出 LEA
蛋白基因 TaLEAL3, 其全长 750 bp, 编码区长 501 bp, 编码 166个氨基酸, 含有一个明显的核定位信号区。氨基酸同
源性分析发现, TaLEAL3属于第 3组 LEA蛋白, 序列中含有由 11个氨基酸组成的 3个不完全重复的基序和 α-螺旋的
LEA 结构。电子定位结果显示, TaLEAL3 基因位于 4BL、4DL 和 5AL 染色体上, 主要在茎中表达, 而在根中几乎无
表达。实时荧光定量 PCR 分析表明, 在干旱、低温和 ABA 诱导下, TaLEAL3 基因表达量明显增加。在该基因上游
1.7 kb序列处, 预测具有启动子的核心序列和增强子序列, 及与干旱和低温等多种逆境胁迫相关的调控序列。本研究
为深入分析小麦 LEA蛋白基因的功能, 初步解析 LEA蛋白的作用机制提供了数据。
关键词: 小麦; LEA蛋白; Real-time PCR; 亚细胞定位; 启动子克隆
Isolation and Molecular Characterization of Stress-Related TaLEAL3 Gene in
Wheat
MIN Dong-Hong1,2, ZHAO Yue1, CHEN Yang1, XU Zhao-Shi2,*, HUO Dong-Ying1, HU Di1, CHEN Ming2,
LI Lian-Cheng2, and MA You-Zhi2
1 College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences
/ National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Key Laboratory of Crop Genetics and Breeding, Ministry of Agriculture,
Beijing 100081, China
Abstract: Group 3 LEA proteins are proved to mediate plant responses to abiotic stresses such as drought, low temperature, and
high salt. However, the LEA genes from common wheat (Triticum aestivum L.) have been rarely studied. We cloned a LEA gene,
designated TaLEAL3, from the cDNA library of drought-treated wheat seedlings using phage hybridization in situ. The TaLEAL3
gene is 750 bp in full length and has a 501 bp open reading frame (ORF) encoding 166 amino acids. Based on multiple sequence
alignment, TaLEAL3 was found to have the LEA structure characterized by α-helix and three incomplete repeat motifs compris-
ing 11-mer amino acids. The result of electronic mapping showed that TaLEAL3 was located on chromosomes 4BL, 4DL, and
5AL. This gene was mainly expressed in stems but almost not in roots. Besides, the expression of TaLEAL3 was induced mark-
edly by drought, low-temperature, and exogenous abscisic acid. Promoter analysis showed that the core promoter elements and
cis-acting elements responding to drought and low-temperature stresses were found in the region of 1.7 kb upstream of TaLEAL3
gene. These results provided experimental data for further studying the function of LEA genes and the mechanism of LEA pro-
teins.
Keywords: Wheat; LEA protein; Real-time PCR; Subcellular localization; Promoter isolation
干旱、盐碱和低温等非生物胁迫是严重影响植
物生长发育的主要环境因素。植物在长期的进化过
程中, 逐渐形成了复杂的分子机制, 以抵御不良环
境的胁迫[1-2], 通常在逆境胁迫下植物细胞积累一系
1848 作 物 学 报 第 38卷

列的蛋白质来保护细胞免受伤害 [1], 如 LEA 蛋白
(late embryogenesis abundant protein, LEA)、热休克
蛋白 (heat shock protein, HSP)、低温诱导蛋白
(low-temperature-induced protein)、病原相关蛋白
(pathogenesis-related protein, PR)等。其中, LEA蛋白
在改善植物细胞对非生物胁迫的耐受性中有非常重
要的作用。LEA蛋白最早发现于棉花胚胎发育后期
的子叶 [3], 是植物胚胎发生后期种子中大量积累的
一类亲水性蛋白质, 它广泛分布于单子叶植物和双
子叶植物, 不仅存在于种子中, 也存在于幼苗和成
年植株中, 具有很强的亲水性和热稳定性, 即使在
干旱脱水的条件下也能保持水溶状态[4]。
根据生化特性和基元序列的同源性, LEA 蛋白
可分为 5个组。第 1组是一个由 20个富含带高比例
电荷的氨基酸和甘氨酸残基组成的保守基元序列 ,
具有多拷贝串联结构特点 , 具有较高的水合能力 ,
是防止细胞在干旱胁迫时水分流失的水分结合蛋
白[4-5]。第 2 组也称脱水素[6], 是目前研究较为深入
的一类 LEA蛋白。它具有能够形成 α-螺旋的富含赖
氨酸的氨基酸基序(EKKGIMDKIKIKLPG)、丝氨酸
组成的伸展段和含有保守序列(DEYGNP)典型特征,
是一类亲水性蛋白[4,7], 在植物受到干旱胁迫时, 能
部分替代水分子, 稳定细胞尤其是膜结构[8]。同时,
该类 LEA 蛋白还能起分子伴侣和亲水性溶质的作用,
在水分胁迫时稳定和保护蛋白质的结构及功能[9-10]。
第 3组是具有多拷贝的 11个氨基酸重复基元序列
(TAQAAKEKAGE)特征的参与植物渗透胁迫的一类
蛋白[11], 该 11个氨基酸残基基元序列可形成两性 α-
螺旋结构, 可螯合细胞液干旱脱水过程中浓缩 Na+、
PO4–等离子, 减缓离子浓度升高对细胞带来的不可
逆伤害。而组成该类 LEA蛋白的大多数碱性、亲水
性氨基酸, 以及半胱氨酸和色氨酸等高电荷性的氨
基酸 , 能够重新定向胞内水分子 , 束缚盐离子 , 避
免干旱胁迫时细胞内高浓度离子累积所引起的损伤,
同时也可防止组织过度脱水[6,9]; 第 4组在结构上缺
乏重复的基元序列, 但有一个保守的 N-末端的区域
结构, 该区域可形成兼性的 α-螺旋和一个多样化的
C-末端的一部分结构, 可能起束缚离子的作用或形
成一种保护结构, 以利在细胞干燥脱水时, 保持膜
稳定性[12]。第 5 组含有比其他几组更多的疏水氨基
酸残基, 但缺乏高度的残基专一性, 可能具有球状
结构[4]。
据报道, 植物 LEA基因受干旱、寒冷、盐害、
ABA和紫外辐射等环境胁迫诱导表达[13-17], LEA蛋
白可以稳定细胞膜结构, 具有结合离子和防止氧化
等作用[18], 同时还能保护种子中的酶类、以及细胞
膜、线粒体等细胞器免受脱水损伤[4], 是公认的胁迫
条件下保护植物的物质之一。LEA蛋白的保护机制
可能表现在作为脱水保护剂[17,19-20]、作为调节蛋白
参与植物渗透调节[16,21]及通过与核酸结合调节其他
基因表达[22]。
近年的研究表明, 第 3组 LEA基因在植物抵御
干旱和高盐等非生物胁迫的过程中发挥着重要作
用[17,23-26]。Lal 等[25]将大麦 HVA1 基因转到桑树中,
提高了转基因桑树对干旱和高盐的耐性; Xu等[24]将
HVA1 cDNA全序列导入水稻, 获得了抗旱、抗盐的
转基因水稻, 直接证实第 3组 LEA基因可能具有干
旱保护功能 ; 在严重干旱的小麦幼苗中 , 第 3 组
LEA 蛋白的累积量与组织的耐旱能力密切相关[27];
然而, 对 LEA 在植物体内的具体生物学功能, 目前
还了解甚少[28]。研究第 3组 LEA蛋白在农作物细胞
中的生理作用, 不仅是对其作用机制深入探讨, 而
且也为利用 LEA基因提高作物抗逆性奠定基础。干
旱缺水已成为我国小麦生产的主要制约因素之一 ,
抗旱性改良随之成为重要的育种目标。LEA基因在
非生物逆境中的功能业已证实, 因此是可利用的基
因资源。目前, 关于小麦 LEA基因的克隆及其功能
的报道还不多见[16,29]。本研究利用噬菌体原位杂交
技术, 结合 5′ RACE和 RT-PCR方法, 从普通小麦农
家种小白麦中克隆到一个新的第 3组 LEA蛋白基因
TaLEAL3, 并初步分析其结构特征、表达特性以及启
动子元件, 为进一步研究 LEA蛋白调控的抗逆机制
提供了理论依据。
1 材料与方法
1.1 植物材料及胁迫处理
普通小麦(Triticum aestivum L.)农家种小白麦由
中国农业科学院作物科学研究所景蕊莲研究员提
供。该品种为小麦远缘杂交后代, 亲本中包括多个
抗旱品种。将种子播于 22℃苗床上, 生长 10 d后分
别进行干旱(幼苗置于干燥的滤纸上)、低温(4℃培养
箱)、高盐(100 mmol L−1 NaCl溶液中)和 ABA (100
μmol L−1)胁迫处理。在低温胁迫处理 0、0.5、1、2、
5、8、12和 24 h时取样, 其他胁迫在处理 0、1、2、
5、10和 24 h取样。样品于液氮速冻, –80℃保存备
用。
第 10期 闵东红等: 小麦胁迫相关基因 TaLEAL3的克隆及分子特性分析 1849


1.2 cDNA 文库的构建及 TaLEAL3 基因全长
cDNA的克隆
取干旱处理 2 h的样品, 用 Poly(A) Quik mRNA
Isolation Kit (Stratagene, SC)分离 mRNA, 按 Hybri
ZAP-2.1 XP Library Construction Kit (Stratagene) 和
HybriZAP-2.1 XP cDNA Synthesis Kit (Stratagene)
构建 cDNA 文库, 库容量为 10×106 pfu。参考 Xu
等[30]的报道采用噬菌体原位杂交技术, 进行 cDNA
文库的筛选。通过 5′ RACE和 RT-PCR, 获得目的克
隆的全长 cDNA序列, 命名为 TaLEAL3。
1.3 同源性分析
利用 DNAMAN 软件(http://www.lynnon.com/)
和 Blast 检索, 在 GenBank 中对 TaLEAL3 进行多重
序列比较和同源性分析。
1.4 RNA提取和 real-time PCR分析
利用 Trizol试剂盒(TIANGEN, 北京)提取总RNA,
分别利用 4 种胁迫下的总 RNA 作为模板进行荧光定
量 real-time PCR, 总 RNA 1 μg左右加入 Olig (dT)15 1
µL, 于 70℃下保持 5 min, 然后迅速放入冰中 5 min,
以合成 cDNA。用实时荧光定量 PCR仪(BioRad iCycle,
CA, USA)进行 PCR扩增。反应体系包括 2×Taq PCR
MasterMix (含荧光染料) 9 µL、10 µmol L−1引物各 0.5
µL、ddH2O 5 µL和 cDNA模板 5 µL。反应条件为 95℃
预变性 5 min; 然后 95℃ 15 s, 54℃ 20 s, 72℃ 20 s,
60℃ 20 s, 40个循环。以小麦 Actin基因作为内标, 引
物序列为 5′-TGGGGAAAATATGGCATC-3′ (Actin F)
和 5′-CCAGCAAGGTCCAAACGA-3′ (Actin R)。
1.5 RT-PCR分析
用 Trizol 试剂盒(TianGen, 北京)提取小麦根、
茎和叶的总 RNA。反应体系 20 µL, 含总 RNA 1 μg,
DEPC水 6.5 μL和 Olig(dT)15 1 μL。75℃ 5 min, 冰
上放置 5 min, RNase inhibitor 0.5 μL, 5×AMV buffer
4 μL, dNTP (10 mmol L−1) 2 μL 和 AMV 1 μL,
25℃10 min, 42℃温育 90 min, 95℃变性 5 min, 冰上
5 min。20 μL体系中含 cDNA 1 μL, 2×TransTaq HiFi
PCR SuperMix (TransGen, 北京) 10 μL, 25 μmol L−1
引物 0.5 μL, ddH2O 9 μL。扩增条件为 94℃ 4 min;
94℃ 30 s, 60℃ 45 s, 72℃ 45 s, 28个循环; 72℃ 10
min。以小麦 Actin基因作为内标。
2 结果与分析
2.1 TaLEAL3 基因全长 cDNA 的克隆及其同源
性分析
从干旱胁迫诱导的小麦 cDNA文库中, 通过筛选
和序列分析, 获得与抗逆相关的克隆, 其编码蛋白序
列中含有由11个氨基酸组成的3个不完全重复的基序,
因而具有第 3组 LEA蛋白的基本特征。采用电子拼接
和 RACE 法获得该基因的全长, 命名为 TaLEAL3, 预
测的二级蛋白结构含有 50%以上的 α-螺旋的 LEA 结
构。TaLEAL3 cDNA全长为750 bp, 其中编码区501 bp,
编码 166 个氨基酸, 分子量为 17.1 kD, 等电点 pI 为
5.1。5′非编码区为 42 bp, 3′非编码区为 207 bp (图 1)。
根据 TaLEAL3 编码的氨基酸序列, 在小麦、大
麦(Hordeum vulgare)、玉米(Zea mays)和水稻(Oryza
sativa)等禾谷类作物中, 搜索与 TaLEAL3 相似的第
3 组 LEA 蛋白氨基酸序列, 发现 TaLEAL3 的同源
LEA蛋白质都含有 11个氨基酸组成的 3个不完全重
复的基序和 α-螺旋结构(图 1和图 2)。氨基酸同源性
分析显示, TaLEAL3与大麦的WRAB17 (AAF68628)
同源性最高 , 为 89%, 属于同一亚群 ; 与小麦的
AAN74639、WRAB19和WLEA3, 大麦的 HAV1, 水
稻的OSLEA3和OSE730以及玉米的MGL3的同源性
均为 31% (图 3), 分属不同亚群, 进一步说明 TaLEAL3
是一个新的第 3组 LEA蛋白基因。
利用 PSORT (Prediction of Protein Sorting Sig-
nals and Localization Sites in Amino Acids Sequences)
初步预测 , TaLEAL3 蛋白具有核定位信号区
(PLLRRSR), 在氨基酸序列的 C-端 (图 1), 说明
TaLEAL3 基因编码的蛋白具有核定位活性, 可通过
自身的核定位信号区(NLS)进入细胞核行使功能。
LEA 蛋白主要位于细胞质中[31], 但一些 LEA 蛋白
(如富含丝氨酸的脱水素)在干旱胁迫下会发生被磷
酸化, 进入细胞核, 在保护核酸中发挥作用。预测发
现 TaLEAL3 蛋白具有核定位活性, 这可能与 LEA
蛋白的种类和功能有关[4,7]。
2.2 TaLEAL3基因的结构及染色体定位
用基因特异性引物从小麦基因组中克隆到
TaLEAL3 基因对应的基因组序列, 比以 cDNA 为模
板扩增的产物大 134 bp, 测序分析发现 TaLEAL3基
因含有一个 134 bp内含子, 两端包含内含子典型的
GT-AG 序列, 该内含子位于氨基酸序列 F138Q139Q140~
A141G142G143之间(图 1)。
将 TaLEAL3 基因序列在 GrainGenes (http://
wheat.pw.usda.gov/)中进行电子定位分析 , 结果
TaLEAL3 与 EST BE490291 的核苷酸相似性高达
90%以上, 该 EST被定位在 4BL、4DL和 5AL区域
(图 4), 说明 TaLEAL3基因是多拷贝基因。
1850 作 物 学 报 第 38卷


图 1 TaLEAL3全长 cDNA和推导的氨基酸序列
Fig. 1 Full-length cDNA sequence and predicted amino acid sequence of TaLEAL3
3个由 11个氨基酸组成的不完全重复基序用下画线和数字标注, α-螺旋用虚线标注, 内含子插入位点用▼ ﹡指示。终止密码子用 标记。
Three incomplete repeat motifs consisting of 11-mer amino acids are underlined and numbered. The α-helix is labeled by dashed lines.
The insert site of intron is indicated with a cuneiform (▼). Asterisk represents terminator codon.

42TaLEAL3 53WRAB17
38WRAB19
38HVA1
53OSLEA3
53MGL3
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65WRAB19
81HVA1
83OSLEA3
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127WRAB19
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图 2 TaLEAL3蛋白与其他相关蛋白的氨基酸序列比对分析
Fig. 2 Amino acid sequence alignment of TaLEAL3 with other related proteins
黑色和灰色框分别代表 100%和 75%的氨基酸同源性。
Boxes in black and grey represent 100% and 75% of homology in amino acid sequences, respectively.
第 10期 闵东红等: 小麦胁迫相关基因 TaLEAL3的克隆及分子特性分析 1851



图 3 TaLEAL3与其他相关蛋白全长氨基酸序列的同源性分析
Fig. 3 Homology analysis of amino acid sequence between
TaLEAL3 and other related proteins
2.3 TaLEAL3基因的组织特异性表达
在正常生长条件下, TaLEAL3 基因在小麦茎中
的表达量最高, 其次为叶, 而在根中几乎无表达(图
5)。
2.4 TaLEAL3 基因在各种逆境胁迫下的表达模
式
在干旱和低温胁迫处理下, TaLEAL3 基因的表
达量在 5 h均达到最高, 分别比对照高 12.8倍和 25.0
倍, 而后干旱胁迫下基因的表达量逐渐降低, 而在
低温胁迫下基因的表达量一直持续到 24 h, 且在低
温胁迫下, TaLEAL3 基因响应更为明显; 在盐处理

图 4 EST BE490291的染色体定位分析
Fig. 4 Chromosomal localization of EST BE490291
EST BE490291被定位在 4BL、4DL和 5AL区域; 箭头所指为差异条带。
EST BE490291 was located on 4BL, 4DL, and 5AL chromosomes; arrows shows the differential fragments.

1852 作 物 学 报 第 38卷


图 5 TaLEAL3基因在小麦根、茎和叶的表达
Fig. 5 Expression of TaLEAL3 gene in root, stem, and leaf of wheat
下, TaLEAL3基因的表达量 1 h达到最高, 而后逐渐
降低, 说明 TaLEAL3 基因对盐胁迫比较敏感, 但对
盐胁迫的响应不如对干旱和低温胁迫的响应强烈 ;
在外源 ABA处理下, TaLEAL3基因在 2 h表达量达
到最大, 比对照高 5 倍以上(图 6)。以上结果表明,
TaLEAL3基因参与了干旱、高盐和 ABA等胁迫响应,
可能会对提高小麦非生物逆境胁迫抗性发挥作用。

图 6 TaLEAL3基因在干旱(A)、高盐(B)、低温(C)和 ABA (D)胁迫下的表达模式
Fig. 6 Expression pattern of TaLEAL3 under drought (A), NaCl (B), low temperature (C), and ABA (D) treatments in wheat
误差线表示 3次生物学重复的标准差。Results are averages of three replicates ± SD.

2.5 TaLEAL3启动子克隆及顺式作用元件分析
利用反向 PCR克隆 TaLEAL3基因启动子, 获得
一段 1.7 kb左右的片段(图 7), 其中 1 682 bp为启动
子序列。用植物启动子数据库 PLACE对这一启动子
序列的分析结果显示, TaLEAL3 基因启动子存在典
型的 TATA-box 元件, 还有大量应答脱水胁迫、干
旱、低温和 ABA 的顺式作用元件, 例如 ABRE、
DRE、DRE/CRT和DPBF结合序列等(表 1)。另外, 还
发现了响应激素 GA的 TATC-box和乙烯的 ERE元
件。
3 讨论
植物遇到非生物胁迫时, 会产生一系列的应答
反应以减轻或消除胁迫造成的危害。植物的这种自
我保护机制具有多基因、多信号途径与多基因产物
的特点[2]。LEA蛋白在生物体中可以行使多重功能,
例如, 水分缓冲液、分子屏障、酶保护剂、金属离

图 7 TaLEAL3基因启动子扩增结果
Fig. 7 PCR amplified product of TaLEAL3 promoter
1: TaLEAL3 promoter; M: DL2000.
第 10期 闵东红等: 小麦胁迫相关基因 TaLEAL3的克隆及分子特性分析 1853


表 1 小麦 TaLEAL3基因启动子顺式作用元件
Table 1 Putative cis-acting elements of TaLEAL3 promoter isolated from wheat
顺式元件
cis-acting element
核心序列
Core sequence
功能
Function
TATA-box TAATA 核心启动子 Core promoter
ABRE ACGTG ABA和干旱响应元件 ABA and drought responsive elements
DRE ACCGAC ABA和干旱响应元件 ABA and drought responsive elements
CBF RYCGAC 干旱响应元件 Dehydration responsive element
DRE/CRT RCCGAC 干旱、高盐和冷响应元件 Drought, high salt, and cold responsive elements
DPBF ACACNNG ABA响应与胚胎特异性表达元件 ABA responsive and embryo specification elements
TATC-box TATCCCA 赤霉素响应元件 GA responsive elements
ERE element ATTTCAAA 乙烯响应元件 Ethylene responsive elements
MYB recognition site C/TAACNA/G ABA和干旱响应元件 ABA and drought responsive elements
W-box TTGAC 伤害响应元件 Wound responsive elements

子结合作用、抗氧化性和膜连接作用等[22]。在正常
的生理条件下, LEA 蛋白氨基酸残基多以无规则卷
曲的形式存在, 这种结构有利于和水分子结合, 维
持生命所需的最低量的水分。在失水过程中, 无规
则卷曲结构有利于调节自身的形状, 夹在细胞组分
之间, 提供一层稳定的黏质层, 减少冰晶对细胞膜
的损坏[32]。因此, LEA 蛋白对于提高生物细胞适应
不良环境的能力有重要作用, 对未知 LEA基因的克
隆和表达鉴定对解析生物细胞在逆境条件下的可塑
性极其重要。
本研究从小麦中克隆的 TaLEAL3 属于典型的
第 3组 LEA蛋白, 具有由 11个氨基酸组成的 3个不
完全重复的基序和 α-螺旋的 LEA 结构(图 1)。氨基
酸同源性分析证明, 该基因属于新的、第 3 组 LEA
蛋白基因(图 3)。植物在受到非生物逆境胁迫时, 第
3 组 LEA 蛋白基因表达量明显增加[16-17,24-26]。水稻
的OSLEA3对高盐和外源ABA响应强烈, 尽管不同
品种对胁迫的响应差异较大[33]; 大麦 HVA1 基因提
高了转基因桑树对干旱和高盐的耐性[25]; Tsuda 等[29]
用 HVA1 作为探针, 从普通小麦中筛选到 WRAB17,
发现该基因对低温和外源ABA强烈响应。研究表明,
LEA蛋白的抗逆性可能与蛋白质序列和基因序列相
关, D29 LEA蛋白含有 11个氨基酸, 分别是 T/A、
A/T、Q/E、A/T、A/T、K/R、Q/ED、K/R、A/T、X
和 ED/Q, 这些氨基酸序列能形成盐桥, 可以丰富蛋
白质结构, 提高细胞液的离子强度, 从而抵御或减
轻干旱等胁迫造成的危害[34-35]。
一些 LEA 蛋白还参与对外源激素赤霉素
(gibberellic acid, GA)和其他小分子的响应。大麦
ES1A和 ES2A在 GA3处理 30 min后被强烈诱导表
达, 随后逐渐降低[36]; 普通小麦 WRAB17 对 GA3强
烈响应, 但品种间对外源激素响应强度有差异[29]。
最近发现, 咖啡豆功能性氨基酸 γ氨基丁酸(gamma-
aminobutyric acid, GABA)的累积与 LEA基因表达量
相一致 , 两者在胚和胚乳中都受干旱胁迫的诱
导[19]。本研究的 TaLEAL3基因启动子序列含有响应
激素 GA 的 TATC-box 和乙烯的 ERE 元件, 具体应
答情况有待进一步研究。
大量研究表明, LEA 蛋白在植物耐受干旱、高
盐及低温等非生物胁迫过程中发挥重要的功能, 随
着人们对 LEA 蛋白具体生物学功能的认识不断深
入, LEA 基因将有望在作物抗逆分子育种中发挥重
要作用。在本研究中, TaLEAL3基因在茎和叶片中表
达量最高, 对低温和干旱胁迫响应强烈, 暗示该基
因可能对提高小麦非生物逆境抗性起重要作用, 其
机制尚需深入研究。
4 结论
TaLEAL3 属于第 3 组 LEA 蛋白, 含有由 11 个
氨基酸组成的 3 个不完全重复的基序和 α-螺旋的
LEA 结构, 具有明显的核定位信号区。TaLEAL3 基
因以多拷贝形式位于小麦的 4BL、4DL和 5AL染色
体, 对低温和干旱胁迫响应强烈。该基因上游含有
许多胁迫相关的顺式作用元件。
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《罗布麻生理生态学研究》
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