全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 10 期 2015 年 5 月

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中国红豆杉 TcAPLs 基因的克隆及表达分析
李艳艳，杨艳芳，刘洪伟，王 帅，邱德有*
中国林业科学研究院林业研究所，林木遗传育种国家重点实验室，北京 100091
摘 要：目的 克隆中国红豆杉 altered phloem development（APL）基因，研究 APL 在中国红豆杉剥皮后树皮再生过程中的表达
状况，以揭示其可能的调控作用机制。方法 利用反转录 PCR（RT-PCR）方法克隆得到 3 个中国红豆杉 APL（TcAPLs）基因的
cDNA 全长序列，分别命名为 TcAPL1、TcAPL2 和 TcAPL3，进一步利用生物信息学工具对其进行分析，最后利用半定量 RT-PCR
对中国红豆杉不同组织和 qRT-PCR 技术对其剥皮再生不同时期的 TcAPLs 进行表达分析。结果 系统进化树结果显示，TcAPL1
与 TcAPL2 编码的蛋白与川桑的 APL 蛋白亲缘关系最近，聚为一类；TcAPL3 处在 APL 另一个大的独立分支上。组织表达谱分析
表明 TcAPL1 和 TcAPL2 2 个基因主要在根、茎、叶片和韧皮部（含形成层）中均高表达；TcAPL3 在叶片中表达量较高，而在根
和木质部（含形成层）表达较低。在中国红豆杉剥皮再生过程中，TcAPL1 和 TcAPL2 2 个基因的表达水平随着时间的延长表现为
先上升后下降的趋势，均在 36 d 下降最明显；TcAPL3 的表达则在整个组织再生过程中被抑制。结论 克隆了 3 个 TcAPLs 基因，
3 个基因在中国红豆杉剥皮再生过程中均有响应，推测它们在中国红豆杉植物剥皮后组织再生中起一定的调控作用。
关键词：中国红豆杉；APL 基因；基因克隆；生物信息学分析；表达
中图分类号：282.12 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2015)10 - 1512 - 08
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.10.020
Cloning and expression analysis of TcAPLs in Taxus chinensis
LI Yan-yan, YANG Yan-fang, LIU Hong-wei, WANG Shuai, QIU De-you
State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding, The Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, Beijing
100091, China
Abstract: Objective To clone altered phloem development (APL) genes from Taxus chinensis and reveal their potential
regulatory role in tissues regeneration after bark girdling by investigating the expression profiles of these APLs. Methods The
full-length three APL genes were isolated using reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and were named as
TcAPL1, TcAPL2, and TcAPL3, respectively. The expression profiles of these genes in different tissues and at different regeneration
stages after bark girdling were analyzed by semi-quantitative RT-PCR and quantitative real-time PCR (qRT-PCR), respectively.
Results Phylogenetic tree analysis suggested that TcAPL1 and TcAPL2 could be clustered together with APL protein of Morus
notabilis, which are closest in genetic relationship; TcAPL3 could be clustered with APL proteins of another big independent branch.
The analysis of gene expression patterns in different tissues showed that the transcript abundances of TcAPL1 and TcAPL2 were
mainly expressed in the roots, stems, leaves, and phloem with cambium; While TcAPL3 was higher in the leaves than that in the roots
and xylem with cambium. Through analysis of the expression patterns in regeneration tissues after bark girdling, the mRNA
expressions of TcAPL1 and TcAPL2 showed a up-down trend in the following periods and were found to decrease notably at 36 d after
bark girdling, while the expression of TcAPL3 was repressed at all stages after bark girdling. Conclusion In this study, three TcAPLs
genes are cloned from T. chinensis, and their expressions are regulated in the regeneration processes after bark girdling. Our results
demonstrate that APL might play a regulatory role in tissue regeneration after bark girdling in T. chinensis.
Key words: Taxus chinensis (Pilg.) Rehd.; APL gene; gene cloning; bioinformatic analysis; expression

红豆杉属 Taxus L. 为红豆杉科（Taxaceae）植
物，是裸子植物的一个属，为多年生乔木或大型灌
木树种，生长缓慢仅为一般针叶树生长速度的 1/10。
红豆衫属包含至少 14 个种，在我国境内分布的红豆

收稿日期：2015-02-05
基金项目：国家自然科学基金资助项目（31170628，31300567）
作者简介：李艳艳（1984—），女，河南襄城人，博士在读，研究方向为植物分子育种。Tel: 13161803477 E-mail: liyanyan041@163.com
*通信作者 邱德有，男，研究员，博士生导师，主要从事植物次生代谢研究。E-mail: qiudy@caf.ac.cn
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杉有 4 个种 1 个变种[1]。紫杉醇（taxol）是从短叶
红豆杉 Taxus brevifolia Nutt. 树皮中分离提取到的
天然抗肿瘤物质，是迄今为止最具抗癌活性的天然
化合物之一[2-3]。现在广泛用于对肺癌、乳腺癌、卵
巢癌等的治疗[4]。Strobel 等[5]利用同位素 14C 标记
的乙酸盐为底物的方法证明短叶红豆杉韧皮部合成
紫杉醇的能力很强。红豆杉树皮包含许多紫杉醇合
成和储存的酶，韧皮部是树皮的最重要部分，所以
红豆杉植株中紫杉醇量高低主要取决于其韧皮部量
的多少（厚度和长度）。对一般植物而言，树皮在植
物热绝缘性、养分存储、水损失预防和害虫的保护
方面起着重要作用[6]，其韧皮部筛管分子的细胞形
成特定运输网络，便于光合同化物和信号分子的长
距离分配，作用更为重要[7]。
许多植物特别是树木，表现出 2 种截然不同的
发育类型，初生生长和次生生长[8]，形成层细胞通
过平周分裂分化出次生木质部和次生韧皮部，最终
形成以木质部为中心的木质部形成区和韧皮部同心
环结构[9]。MYB 转录因子指含有 MYB 结构域的一
类转录因子，是目前植物中最大的一类转录因子。
MYB 结构域是 N 端由 51～52 个氨基酸残基采用螺
旋-转角-螺旋的形式（HTH）与 DNA 大沟结合，一
般都含有 3 个保守的色氨酸残基且相邻的 2 个色氨
酸间一般相隔 18 或 19 个氨基酸，这些色氨酸起着
疏水核心的作用 [10-11] 。 APL （ altered phloem
development）是编码一类具 MYB 卷曲螺旋结构的
转录因子的基因，特异地在韧皮部表达，该转录因
子编码基因突变后，拟南芥根部韧皮部的筛管和伴
胞没有形成，取而代之的是木质部的细胞，异位表
达 APL 基因可以抑制木质部细胞的分化[12-13]。采用
激活标记技术得到的杨树 Populus tremula ×
Populus alba 突变体，其表型为韧皮部增厚，同时
检测到 APL 基因表达水平成上调趋势[14]。大面积剥
皮后次生维管组织再生的最佳条件最先在杜仲上建
立[15]。利用该实验系统，人们已从转录组水平、功
能基因组水平和蛋白质组水平系统研究维管形成层
发生和分化及韧皮部、木质部形成相关的基因，探
讨木本植物的次生维管组织形成的分子机制[16-18]，
但中国红豆杉 Taxus chinensis (Pilg.) Rehd. 的剥皮
再生及其分子机制研究还未见有报道。中国红豆杉
是中国特有种，有关其研究主要集中在组织培养[19]
和紫杉醇合成相关酶[20]等方面。为了研究其次生维
管组织形成的机制，课题组前期利用高通量测序技
术（Illumina HiSeqTM 2000）对中国红豆杉的剥皮再
生组织进行了转录组测序，并重点分析了参与韧皮
部分化、发育调控的关键基因 APL。本研究分析筛
选得到了中国红豆杉 APL（TcAPLs）片段序列，克
隆了其中 3 个 TcAPLs 全长 cDNA 序列，并对其进
行生物信息学和表达情况分析。研究结果以期为今
后深入揭示 APL 基因在中国红豆杉韧皮部分化、发
育过程中的作用提供依据。
1 材料与方法
1.1 植物材料和主要试剂
样品由湖北省襄阳市林业科学研究所提供，由
中国林业科学研究院林业研究所邱德有研究员鉴定
为中国红豆杉 Taxus chinensis (Pilg.) Rehd.十年生
实生苗及三年生苗。
EASYpin Plus 植物 RNA 快速提取试剂盒购于北
京艾德莱生物科技有限公司，1st Strand cDNA Sythesis
Kit 与 PrimeSTAR® Max DNA Polymerase mix 均购于
大连宝生物公司（TakaRa）；TIANScript RT Kit 购于
天根生化科技有限公司；SYBR FAST qPCR Kit
Master Mix（2×）Universal 购于 KAPA 公司。
1.2 方法
1.2.1 中国红豆杉剥皮再生材料与其不同组织材料
的采集 在湖北襄阳于 2013 年 6 月初形成层活动旺
盛期进行剥皮处理，取生长良好、干形良好、茎干均
匀的中国红豆杉，按照 Li 等[15]的方法进行剥皮实验，
稍作改动。对选取的中国红豆杉从其基部距地面约 40
cm 处开始一直向上环剥约 25 cm，分别用无菌处理的
刀片轻轻刮取暴露在外树干的材料，做好标记，迅速
投入液氮中，为对照，即第 0 天。剥皮后将树用消毒
的塑料薄膜包裹好。剥皮后第 6 天，选择第 0 天未取
过样的树，揭开塑料薄膜，刮取树干上的材料做好标
记立即投入液氮中，重新包裹好树干。剥皮后第 12、
18、24、30、36 天参照第 6 天的方法分别取样，共处
理了实验材料 15 株。采集三年生中国红豆杉的根、
茎、叶、包含形成层的韧皮部和包含形成层的木质部
的组织用于组织表达分析。
1.2.2 中国红豆杉总 RNA 的提取及 cDNA 的合成
将采集的中国红豆杉的不同组织材料和不同时期剥
皮再生的组织用液氮研磨之后，采用 EASYpin Plus
植物 RNA 快速提取试剂盒提取其总 RNA，用 30 μL
无 RNA 酶的处理水溶解 RNA。并对 RNA 进行浓
度、完整性等质量检验后，保存于−80 ℃。然后用
TIANScript RT Kit 反转录试剂盒合成 cDNA，用作
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RT-PCR 和 qRT-PCR 分析。将中国红豆杉的树皮提
取的 RNA 按照 1st Strand cDNA Sythesis Kit 说明书
进行反转录合成单链 cDNA，用于基因克隆。
1.2.3 TcAPLs 基因的克隆 根据这 3 个 APL 序列
信息，分别在其开放阅读框（ORF）上、下游设计
特异性引物（表 1），扩增全长 cDNA 序列。采用
PrimeSTAR® Max DNA Polymerase mix 12.5 μL，引
物 0.6 μL，cDNA 模板 1 μL，用灭菌双蒸水补足 25
μL。PCR 反应条件：94 ℃预变性 1 min，94 ℃变性
15 s，52 ℃退火 5 s，72 ℃延伸 15 s，35 个循环，
最后 72 ℃延伸 7 min。将获得的 PCR 产物连接于
pEASY-T1 载体上，并利用中美泰和生物技术有限
公司（北京）的 ABI 3730 进行测序。
1.2.4 TcAPLs 基因的生物信息学分析 利用
ExPaSy、ProtScale、SOPMA 和 Swiss-model 等生物
信息学软件对 TcAPLs 的理化性质、结构域及其高
级结构进行预测与分析，分析软件的网址见表 2，
多序列比对使用 Clustalx 1.83 软件；进化树构建用
MEGA 4.0 软件完成，采用邻接算法（neighbor
joining，NJ），bootstrap 检测设置重复为 1 000 次。
表 1 所用引物列表
Table 1 Primer sequences used
基因名称 引物名称 引物(5’-3’) 预期片段大小/bp
TcAPL1 APL1-F GACAAACTGTTTTCCTTTTCTC 1 698
APL1-R GCCAGGATCTTCACCACTTTC
TcAPL2 APL2-F GATGCAATTCAAACAGTCTGT 1 388
APL2-R TCATGTACACTGCCTTCCTGT
TcAPL3 APL3-F AATCGCAACACTAAGCAGATA 1 275
APL3-R TTGTTTGAGCCATCCTTGCC
RT-APL1 RT-APL1-F GTTGCCTCTGAATGTAGCCAG
RT-APL1-R GCCAGGATCTTCACCACTTTC
RT-APL2 RT-APL2-F TAGATTCAGCCGCTTCTTTGC
RT-APL2-R TCATGTACACTGCCTTCCTGT
RT-APL3 RT-APL3-F CGGATGATGTAAGGTTGCGG
RT-APL3-R TTGTTTGAGCCATCCTTGCC
actin actin-F AAGAGAAGCTTGCTTATGTAGC
actin-R TCTGATATCCACATCACACTTC
表 2 所用生物信息在线分析软件
Table 2 Online analysis softwares of informatics used
检索内容 软件名称 在线网址
理化性质 ExPaSy-Protparam http://www.expasy.org/protparam/
结构域分析 CD Search http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi
二级结构分析 SOPMA http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html
三维结构模拟 Swiss-model http://swissmodel.expasy.org/

1.2.5 TcAPLs 基因的表达分析 采用 RT-PCR 分析
APL 基因在正常生长的中国红豆杉根、茎、叶、包含
形成层的韧皮部、包含形成层的未成熟木质部间的表
达模式，以 actin 为内参基因，引物序列见表 1。采用
Genesnap 软件处理系统分析电泳图像目标条带的光
密度值，计算各因子与 actin 的光密度比值作为半定
量指标。采用 qRT-PCR 检测剥皮后不同时期组织中这
2 个基因的表达水平。荧光定量 PCR 反应体系：模板
cDNA 1 μL，每对特异性引物均为 0.4 μL（10 μmol/L），
SYBR FAST qPCR Kit Master Mix（2×）10 μL，0.4 μL
ROX，用灭菌双蒸水补足 20 μL，具体的操作步骤按
SYBR FAST qPCR Kit Master Mix（2×）Universal 说
明书进行。PCR 反应条件为 95 ℃、30 s，（95 ℃、5 s，
56 ℃、34 s）×40 个循环，以灭菌双蒸水为模板作为
空白对照，在 ABI7500 仪器（ABI，美国）上进行。
目的基因相对表达水平采用 2−ΔΔCt方法[21]，所有反应
均为 2 次生物学重复，3 次技术性重复。
2 结果分析
2.1 基因克隆
利用生物信息学分析筛查中国红豆杉的剥皮再
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生组织转录组数据库比对查找获得了 3个 TcAPLs
电子序列。经 NCBI 的 BLASTx 比对及 ORF 分
析显示三者均具有完整的 ORF，因此推测为全长
基因，分别命名为 TcAPL1、TcAPL2 和 TcAPL3。
以中国红豆杉树皮总 cDNA 为模板，利用 RT-PCR
方法扩增目的条带，PCR 产物经过 1.0%的琼脂糖
电泳之后，检测到大小分别为 1 700、1 300、1 200
bp 左右的条带。测序的序列结果与转录组电子序
列基本一致，3 个基因序列 cDNA 克隆的基本信息
见表 3。
表 3 TcAPLs 的 cDNA 序列特征
Table 3 cDNA sequence identities of TcAPLs
基因名称 全长 cDNA/bp 5’非编码区/bp 3’非编码区/bp 编码区/bp 氨基酸残基/aa
TcAPL1 1 698 26 22 1 650 459
TcAPL2 1 388 26 21 1 341 446
TcAPL3 1 275 41 67 1 167 388

2.2 TcAPLs 生物信息学分析
运用 ExPaSy-Protparam 工具对 TcAPLs 编码蛋
白的理化性质进行了分析和预测，其中这 3 个
TcAPLs基因的ORFs编码蛋白推测的氨基酸残基数
为 388～546 aa，预测的相对分子质量为 4.320×
104～6.008×104，理论等电点在 5.38～6.49。从表 4
可看出，3 个基因之间的蛋白质理化性质基本相似，
差异并不明显。蛋白质的二级结构主要 TcAPLs 蛋
白的氨基酸主要由 α-螺旋（alpha helix）、无规则卷
曲（random coil）和延伸链（extended strand）和 β-
转角（beta turn）4 种形式组成，并且这 4 种结构均
匀分布在蛋白质中，分布情况见表 5。
表 4 TcAPLs 蛋白序列特征
Table 4 Sequence characteristics of TcAPLs protein
蛋白名称 预测蛋白的分子式 相对分子质量 理论等电点 正电残基 (Arg + Lys) 带负电残基 (Asp + Glu)
TcAPL1 C2616 H4114N728O867S14 6.008×104 5.38 44 66
TcAPL2 C2080H3315N629O680S12 4.840×104 6.49 43 48
TcAPL3 C2080H3315N629O680S12 4.320×104 5.83 45 53
表 5 TcAPLs 蛋白的二级结构
Table 5 Secondary structure of TcAPLs protein
蛋白名称
二级结构类型的比例/%
α-螺旋 无规则卷曲 延伸链 β-转角
TcAPL1 28.96 46.63 17.30 7.10
TcAPL2 30.72 50.67 10.09 8.52
TcAPL3 40.72 49.74 7.47 2.06

对推测的 TcAPLs 氨基酸序列进行序列比对分
析，它们都具有 APL 基因的 MYB 保守结构域（图
1）。同时利用 NCBI 在线工具 CD Search 对 3 个
TcAPLs 进行保守结构域的分析，也表明该转录因
子均具有保守的 MYB 结构域（图 2）。MYB 结构
域是 N 端由 51～52 个氨基酸残基采用螺旋-转角-
螺旋的形式（HTH）与 DNA 大沟结合[10-11]。这与
Rubio 等[22]报道的 APL 蛋白含有保守的 MYB 的
DNA 结构域相一致。
由于 TcAPL1 的氨基酸残基数最多，且 TcAPLs
二级结构相似性较高，因此以 TcAPL1 为例，用
SWISS-MODEL 模拟其三维结构（图 3），三维模型
中用于该模型的氨基酸残基范围为 289～344 位。模
型以 1irz.1.A 蛋白为模板，序列同源性为 46.00%，
可 以 看 到 一 个 卷 曲 螺 旋 的 结 构 （ coiled-coil
domain）。而此结构涉及蛋白与蛋白的相互作用[22]。
2.3 TcAPLs 进化树分析
从 GenBank 数据库中筛选获得苹果 Malus
domestica Borkh、川桑Morus notabilis L.、甜橙Citrus
sinensis L.、葡萄Vitis vinifera L.、烟草Nicotiana tabacum
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下划线表示 MYB 结构域
Underline showed MYB conserved domains
图 1 TcAPLs 蛋白多序列比对分析
Fig. 1 Comparison on multiple alignment of TcAPLs protein

图 2 TcAPLs 蛋白保守结构域预测分析
Fig. 2 Predicted conserved domains of TcAPLs protein

图 3 TcAPL1 蛋白三维结构分析
Fig. 3 3D structure of TcAPL1 protein
L.、拟南芥 Arabidopsis thaliana L. 等不同植物来源
的 APL 的氨基酸序列，利用 MEGA 4.0 软件构建了
系统进化树（图 4）。结果表明，无根进化树出现大
的 3 个独立分支：TcAPL1 与川桑的 APL 氨基酸
（EXB62671）具有很高的相似性，聚为一类，处
于独立的小分支上；TcAPL2 与川桑的 APL
（EXB64633）和马铃薯的 APL（XP 001275151）
聚为一类，二者处在一个大的独立分支上。
TcAPL3 与芸苔和香瓜等的 APL 处在一个大的独
立分支上。而拟南芥 APL 则处于与上述所用 APL
亲缘关系都较远的一个大的独立分支上。聚类分
析进一步证实了克隆的 3 个 TcAPLs 为中国红豆
杉的 APL 基因。
2.4 TcAPLs 基因在不同组织中的表达分析
利用半定量 RT-PCR 技术对 3 个 TcAPLs 基
因在中国红豆杉不同组织中的表达进行分析（图
5），Genesnap 软件分析目标条带的光密度值（图
6），结果显示，3 个基因在中国红豆杉的根、茎
和叶片中均有表达；TcAPL1 和 TcAPL2 在根、
茎、叶片和韧皮部（含形成层）中的表达量相当，
且明显高于木质部（含形成层）的表达量，特别
是 TcAPL1 在韧皮部（含形成层）中的表达量是
木质部（含形成层）的 2 倍多。TcAPL3 在叶片
中表达量最高，而在根和木质部（含形成层）中
表达较低，其在韧皮部（含形成层）中的表达量
是木质部（含形成层）中的 2 倍。
TcAPL1
TcAPL2
TcAPL3

TcAPL1
TcAPL2
TcAPL3

TcAPL1
TcAPL2
TcAPL3

TcAPL1
TcAPL2
TcAPL3

TcAPL1
TcAPL2
TcAPL3
121
79
75

242
177
183

363
269
258

484
379
336

549
446
388
TcAPL1

TcAPL2

TcAPL3
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图 4 TcAPLs 蛋白与其他植物来源的 APLs 系统进化树
Fig. 4 Phylogenetic tree of TcAPLs protein and APLs from
other plants

1-根 2-茎 3-叶 4-韧皮部（含形成层） 5-木质部（含形成层）
1-root 2-stems 3-leave 4-phloem with cambium 5-xylem with
cambium
图 5 TcAPLs 基因在中国红豆杉不同组织中的表达
Fig. 5 Expression of TcAPLs genes in different tissues of T.
chinensis

1-根 2-茎 3-叶 4-韧皮部（含形成层） 5-木质部（含形成层）
1-roots 2-stems 3-leaves 4-phloem with cambium 5-xylem
with cambium
图 6 中国红豆杉不同组织中 TcAPLs/actin 平均光密度值
比较
Fig. 6 Comparison on average OD of TcAPLs/actin in
different tissues of T. chinensis
2.5 TcAPLs 基因在剥皮再生过程中的表达分析
TcAPLs 基因在中国红豆杉剥皮再生过程中相
对表达情况见图 7。TcAPL1 表达量前 30 d 都处于
上调表达，尤其 12 d 和 30 d 时，是对照的 3 倍左右，
而在 36 d 时下调表达；TcAPL2 在前期基因表达量
变化不大，在 18 d 后有所增加，在 24 d 时达到最高，
随后被抑制表达。而 TcAPL3 在中国红豆杉剥皮再
生组织中一直处于下调趋势。

图 7 TcAPLs 基因在中国红豆杉剥皮再生过程中的表达水平
Fig. 7 Expression levels of TcAPLs in regeneration after
bark girdling in T. chinensis
3 讨论
本研究通过 RT-PCR 技术成功克隆获得了 3 个
中国红豆杉 TcAPLs 基因，TcAPLs 是红豆杉属植物
第 1 次获得该基因。3 个基因与其他木本植物中克
隆的 APL 基因编码的蛋白具有很高相似性，而且它
们编码的氨基酸序列预测有保守的MYB的DNA结
1 2 3 4 5
TcAPL1

TcAPL2

TcAPL3

actin
1 2 3 4 5
2.64
2.20
1.76
1.32
0.88
0.44
0 Tc
A
PL
s/
ac
tin
平
均
光
密
度
值

TcAPL1 TcAPL2 TcAPL3
TcAPL1 TcAPL2 TcAPL3
0 6 12 18 24 30 36
表达时间/d
4.0

3.0

2.0

1.0

0
相
对
表
达
量

鹰嘴豆 (XP_004488552)
蒺藜苜蓿 (KEH26097)
大豆 (XP_006598225)
大豆 (XP_006585392)
黄瓜 (XP_004139845)
川桑 (EXB51246)
苹果 (XP_008356113)
梅 (XP_008226001)
甜橙 (XP_006493748)
葡萄 (XP_002265800)
烟草 (AFY06669)
马铃薯 (XP_006344926)
番茄 (XP_004251959)
玉米 (XP_008645294)
芸苔 (XP_009106664)
拟南芥 (NP_849905)
拟南芥 (NP_565209)
中国红豆杉 (TcAPL3)
芸苔 (XP_009135873)
香瓜 (XP_008438354)
马铃薯 (XP_006366846)
番茄 (XP_004247854)
烟草 (XP_009619229)
甜橙 (XP_006493809)
川桑 (EXC16940)
梅 (XP_008224497)
苹果 (XP_008380567)
苹果 (NP_001280781)
中国红豆杉 (TcAPL1)
川桑 (EXB62671)
中国红豆杉 (TcAPL2)
川桑 (EXB64633)
马铃薯 (NP_001275151)
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合域和一个卷曲螺旋蛋白与蛋白的二聚化位点[22]，
表明这 3 个基因均属于典型的 APL 基因。
在正常生长的中国红豆杉不同组织中均能检测
TcAPLs 基因的表达，但也具有组织特异性。TcAPL1
和 TcAPL2 主要在根、茎、叶片和韧皮部（含形成
层）中的表达；TcAPL3 在根和木质部（含形成层）
中表达较弱，推测其可能是由于它们氨基酸的差异，
而导致各自在组织表达模式上有所不同。在拟南芥
维管组织发育过程中，APL 基因是第一个确定有特
定的功能的基因：在不对称的韧皮部细胞分裂时，
APL 表达就固定在了维管组织区 [12]。在杨树
PtaLBD1 突变体中 APL 基因在韧皮部的表达量最
高[14]。这些与 TcAPLs 基因在茎中和韧皮部（含形
成层）高表达是一致的。
这 3 个基因相比，无论是中国红豆杉正常条件
下还是在剥皮再生过程中，TcAPL1 的转录水平均
高于 TcAPL2 和 TcAPL3。在剥皮再生过程中，
TcAPL1和TcAPL2 2个基因随着时间的延长表现出
先上升后下降的趋势，但 TcAPL1 诱导表达上升的
时间比 TcAPL2 要早，在剥皮再生第 6 天就开始表
现出上升的趋势；而 TcAPL3 的表达则在整个组织
再生过程中被抑制。TcAPL3 表达情况与 APL 基因
在杨树次生维管再生过程的韧皮部形成期（第 2 阶
段）转录水平是增强的，直到损伤的形成层形成（第
3 阶段）时也保持较高得水平[18]的结果有所不同。
推测此现象与红豆杉剥皮再生过程中不同的 APL
在具体的功能上存在差异有关，植物维管组织的发
育过程中 APL 基因具有双重功能，可同时促进韧皮
部发育和抑制木质部分化[12]。TcAPL3 抑制表达也
许是在促进木质部分化，而不致剥皮再生过程仅仅
调控韧皮部分化而使再生的组织畸形发育，是植物
损伤后自我调控的一种形式。由于 APL 基因的功能
在拟南芥中的研究较为深入，其他物种如杨树只是
根据韧皮部增厚的表型而略有涉及并没有精细研
究。目前还没有与 TcAPL3 同源性较高的其他物种
的 APL 有相似表现的文献报道。
本研究的 3 个基因尽管是都是中国红豆杉剥
皮再生中重要的 APL 成员，它们在组织表达模式
上和剥皮后组织再生表达上存在一定差异，预示
其功能更为复杂。已知多个 NAC 基因参与拟南芥
和水稻等植物的分生组织产生和器官边界的形成
过程[23-25]。近年在拟南芥 APL 突变体中，发现
NAC45 基因表达量减少，暗示 NAC45 基因依赖
于 APL 基因，为了验证推测，同时用 pAPL
（APL-GR 转化 APL 突变体植株）检测到 NAC45
融合蛋白呈上调表达，预示 NAC45 可能是 APL
的直接靶基因[26]，因此，对 TcAPLs 基因功能的
深入研究，将对揭示植物维管组织特别是韧皮部
发育的分子机制具有重要的意义，这也将是下一
步研究的主要方向。
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