全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 15 期 2016 年 8 月

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• 药材与资源 •
绞股蓝鲨烯合成酶基因GpSS1的克隆、序列与表达分析及MeJA对其表达的影响
李茹芳 1，刘世彪 2，赵 娜 1，韩 硕 1，王 慧 1，路蒙蒙 1，赵 瑞 1，郭惠红 1*
1. 北京林业大学生物科学与技术学院，北京 100083
2. 吉首大学生物资源与环境科学学院 生物系，湖南 吉首 416000
摘 要：目的 克隆绞股蓝 Gynostemma pentaphyllum 鲨烯合成酶基因（GpSS1），进行序列及表达分析，并研究茉莉酸甲酯
（MeJA）对其调节的影响。方法 基于 GenBank 提供的 GpSS 基因序列设计 GpSS1 引物，利用 RT-PCR 方法获取 GpSS1 基
因编码区序列；运用 Protparam 及 Tmpred 软件预测 GpSS1 蛋白的理化性质和跨膜结构域；采用 MotifScan 及 BioEdit 软件分
析 GpSS1 酶催化活性保守区及蛋白多重序列比对；实时荧光定量 PCR 分析 GpSS1 基因的表达模式及 MeJA 对其调节的影响。
结果 GpSS1（GenBank 号为 KU363976）编码区长 1 254 bp，编码 417 个氨基酸；GpSS1 基因具有 3 个与该酶催化活性相
关的保守区、1 个天冬氨酸富含区和 1 个碳端内质网锚定区。GpSS1 基因在幼叶中表达最高，其次是老叶，在根状茎中的表
达较低。不同浓度 MeJA 喷施绞股蓝植株后均引起了 GpSS1 基因的表达上调，其中 50 μmol/L 的 MeJA 对 GpSS1 基因表达
的影响最大。GpSS1 基因在幼叶和老叶中的表达均呈现出先逐渐上升后有所下降的趋势，但在幼叶中的表达水平高于老叶。
结论 绞股蓝 GpSS1 基因的克隆及 MeJA 对其调控的分析，为进一步研究 GpSS1 基因的功能和 MeJA 对其调节的机制，以
及为改善绞股蓝皂苷品质或提高其产量提供了科学理论依据。
关键词：绞股蓝；三萜皂苷；GpSS1；序列分析；基因表达；茉莉酸甲酯调节
中图分类号：R282.12 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2016)15 - 2713 - 08
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.15.020
Gene cloning, sequence, and expression analysis of GpSS1 and its regulation by
MeJA in Gynostemma pentaphyllum
LI Ru-fang1, LIU Shi-biao2, ZHAO Na1, HAN Shuo1, WANG Hui1, LU Meng-meng1, ZHAO Rui1, GUO Hui-hong1
1. College of Biological Sciences and Biotechnology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China
2. College of Biology and Environmental Sciences, Jishou University, Jishou 416000, China
Abstract: Objective To clone Gynostemma pentaphyllum squalene synthase gene (GpSS1) and analyze its sequence and expression
pattern as well as its regulation in response to MeJA. Methods Primers were designed based on the sequence of GpSS (GenBank
accession numbers: FJ906799) and GpSS1 was cloned by using RT-PCR method. Physicochemical properties and transmembrane
regions of the deduced GpSS1 protein were predicted via Protparam and Tmpred programs, respectively. Conserved domains involved
in catalytic activity of SS enzyme were identified using MotifScan and multiple sequence alignment was achieved using the BioEdit
software. Expression pattern of GpSS1 and its regulation by MeJA were analyzed by quantitative real-time RT-PCR. Results GpSS1
contains an open reading frame of 1 254 bp encoding a putative protein of 417 amino acids. The protein has an aspartate-rich motif and
an endoplasmic reticulum membrane anchoring region in addition to three conserved domains involved in catalytic activity of SS
enzyme. The expression level of GpSS1 in young leaves was the highest, followed by that in old leaves, and the lowest was in rhizomes.
The expression of GpSS1 was significantly upregulated in G. pentaphyllum leaves sprayed with different concentration of MeJA. The
greatest upregulation of GpSS1 occurred in G. pentaphyllum leaves treated with 50 μmol/L MeJA. In both young and old leaves, the
transcription of GpSS1 gradually increased and then decreased to varying degrees at 6—96 h after MeJA treatment. However, the
expression level of GpSS1 was always higher in young leaves than that in old leaves. Conclusion The cloning of GpSS1 and

收稿日期：2016-02-25
基金项目：国家自然科学基金资助项目（31260039）
作者简介：李茹芳，在读硕士研究生，从事药用植物分子生物学研究。E-mail: lirf13@163.com
*通信作者 郭惠红，副教授，硕士生导师，从事药用植物分子生物学研究。E-mail: guohh@bjfu.edu.cn
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analysis on the expression regulated by MeJA will be helpful for further elucidating the function of GpSS1 and its mechanism regulated
by MeJA, as well as for improving the quality and content of gypenosides.
Key words: Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino; triterpenoid saponin; GpSS1; sequence analysis; gene expression; MeJA regulation
绞 股 蓝 Gynostemma pentaphyllum (Thunb.)
Makino 为葫芦科绞股蓝属多年生草质藤本植物，广
泛分布于中国、日本、韩国和朝鲜等亚洲国家[1]。
绞股蓝因能合成和积累人参皂苷类物质而被称为
“南方人参”[2]。绞股蓝皂苷对炎症、肝炎、心血管
疾病和癌症等多种疾病具有防治作用，是一种名
贵的中药材，具有良好的应用前景和较高的经济
价值[3-7]。迄今为止，已发现 100 种绞股蓝皂苷与人
参皂苷有类似骨架的达玛烷型结构[8]，其中 4 种绞
股蓝皂苷（Gyp-3、4、8、12）与人参皂苷（Gin-Rb1、
Rb3、Rd、F2）的结构完全相同[9]。与人参 Panax
ginseng C. A. Mey. 相比，绞股蓝不仅有更广阔的资
源供给，而且栽培周期更短，因此绞股蓝是一种经
济的人参替代品[8,10]。
绞股蓝皂苷属于三萜类皂苷，三萜皂苷的生物
合成是通过甲羟戊酸途径获得的，大致可分为 3 个
步骤。首先是异戊烯基焦磷酸（IPP）经过一系列的
转化生成法尼基焦磷酸（FPP），然后 FPP 转化成鲨
烯，最后鲨烯经过环化、氧化、羟基化及糖基化作
用生成三萜皂苷[11]。鲨烯合成酶（squalene synthase，
SS）在三萜皂苷生物合成途径中起着重要的作用，
它催化 2 分子的 FPP 缩合生成鲨烯[12-13]，而鲨烯是
三萜类皂苷合成的重要前体物质。研究表明，刺五
加 Eleutherococcus senticosus (Rupr. Maxim.) Harms
SS 基因的过量表达能促进三萜类皂苷的大量合
成[14]。因此，SS 基因是绞股蓝皂苷生物合成途径
中的关键酶基因。
茉莉酸甲酯（MeJA）是一种植物特有的生长
调节物质，在植物的防御反应、生长发育及次生
代谢中发挥重要作用，可以调控植物抗毒素、生
物碱、黄酮类物质、酚酸类及萜类等相关化合物
的合成[15-16]。MeJA 主要以信号分子的形式调控相
关酶基因的表达，影响关键酶活性，从而影响次生
产物的代谢。研究表明，MeJA 对 SS 基因的表达具
有调节作用。例如在人参不定根组织培养中，培养
基中施加一定浓度的 MeJA 后，促进了人参 SS 基
因的表达[17]；又如在茯苓 Poria cocos (Schw.) Wolf
种菌培养基中施加一定浓度的 MeJA 后，茯苓 SS
基因的表达上调[18]。这些研究均是在细胞或组织培
养基中施用 MeJA 来考察 MeJA 对 SS 基因表达的
影响。然而，通过叶面喷施 MeJA 的效果如何还知
之甚少，MeJA 对绞股蓝 SS 基因的调节作用也未见
报道。
为了研究 SS 及 MeJA 在绞股蓝皂苷合成途径
中的作用，本研究对绞股蓝 SS1 基因（GpSS1）进
行克隆、序列及表达模式分析，并通过喷施不同浓
度的 MeJA 来观察 SS 基因表达的变化，旨在为揭
示绞股蓝皂苷生物合成的分子调控及 MeJA 对
GpSS1 的调节机制奠定一定的工作基础，以及为生
产实践中改善绞股蓝皂苷品质或提高其产量提供一
定的科学理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
绞股蓝植株 Gynostemma pentaphyllum (Thunb.)
Makino 由吉首大学刘世彪教授鉴定并提供。供试材
料种植在含有营养土的盆（5 L）中，放置在温度为
（22±2）℃的生长室里培养。
1.2 方法
1.2.1 绞股蓝叶片总 RNA 的提取与 cDNA 第一链
的合成 参照文献的方法[19]，使用 EASYspin 植物
RNA 快速提取试剂盒（北京艾德莱生物科技有限
公司）提取绞股蓝叶片总 RNA，用 1%琼脂糖凝胶
电泳检测总 RNA 的质量。以提取的总 RNA 为模
板，采用 Fast Quant cDNA 第一链合成试剂盒（天
根生化科技有限公司）将 RNA 反转录合成 cDNA
第一链。
1.2.2 GpSS1基因的克隆 根据GenBank数据库中
的 GpSS 序列（登录号为 FJ906799）设计 GpSS1 引
物，上游引物：5’-ATGGGCAGTTTTGGGGCGAT-
TCT-3’，下游引物：5’-TCACATTGATTGGTTGGC-
CG-3’。参照之前的方法[20]以反转录生成的 cDNA
第一链为模板进行 PCR 扩增，反应体系为 50 μL：
4 μL cDNA 模板（200 ng），上下游引物各 1 μL（20
pmol/L），8 μL dNTP（200 μmol/L），0.8 μL Ex Taq
聚合酶（2.5 U）（TaKaRa），1×Buffer 补足至 50 μL。
PCR 反应条件为 94 ℃预变性 5 min，94 ℃变性 45
s，54 ℃退火 45 s，72 ℃延伸 2 min，进行 25 个循
环；最后 72 ℃延伸 10 min。反应结束后将 PCR 的
全部产物进行凝胶电泳检测，利用琼脂糖凝胶 DNA
回收试剂盒（天根生化科技有限公司）回收 PCR 产
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物，将回收的 PCR 产物与 pMD-18T 载体（TaKaRa）
连接，获得重组质粒 pMD-18T-GpSS1。将重组质粒
转化大肠杆菌 DH5α 感受态细胞（天根生化科技有
限公司），筛选阳性克隆并进行菌液 PCR 鉴定，将
鉴定正确的重组质粒进行测序。
1.2.3 GpSS1基因的序列分析 GpSS1基因的核苷
酸序列及其推断的氨基酸序列由 NCBI BLAST 程
序（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/）鉴定。推
断氨基酸序列的理化特性通过 Protparam 程序
（http://web.expasy.org/protparam/）预测，亲水性采
用 ProtScale 程序（http://web.expasy.org/protscale/）
分析，蛋白的跨膜区采用 Tmpred 程序（http://www.
ch.embnet.org/software/TMPRED_form.html）预测，
蛋白的功能区运用 MotifScan（http://myhits. isb-sib.
ch/cgi-bin/motif_scan）鉴定，多重蛋白序列比对采
用 BioEdit 软件分析。
1.2.4 GpSS1在绞股蓝营养器官中的表达分析 为
了检测 GpSS1 基因在绞股蓝不同组织部位的表达
情况，利用实时荧光定量 PCR 检测 GpSS1 在绞股
蓝幼叶、老叶及根状茎中的表达量。实验所用绞股
蓝材料均为长势一致的二年生植株，幼叶均指植株
上部尚未完成形态建成的大小基本一致的浅绿色叶
片；老叶均采自植株中下部已完成形态建成的大小
一致的深绿色叶片；所试根状茎样品统一选取植株
地下部分较粗的、淡黄色，直径约 5～6 mm 的根状
茎。每个样品采自 3 株植株作为 3 个生物学重复。
参照“1.2.1”项的方法提取绞股蓝样品的总 RNA
并反转录为 cDNA 第一链作为实时定量 PCR 所需
的模板。根据 GpSS1 核苷酸序列设计基因特异引
物，上游引物为 5’-ATGGGCAGTTTTGGGGCGAT-
T-3’，下游引物为 5’-GCGTTACGAAGCTGAGGCTG-
AAG-3’，扩增长度为 194 bp。绞股蓝内参基因
GpGAPDH 的部分序列（348 bp）参照文献方法[21]，
根据 NCBI 上公布的其他物种 GAPDH 蛋白序列的
保守区设计引物以同源克隆的方法获得。根据该序
列 设 计 内 参 基 因 特 异 引 物 ， 上 游 引 物 为
5’-TCACGGACAGTGGAAGCATCAT-3’，下游引物
为 5’-ACCCTTCAAATGAGCAGCAGC-3’，扩增长
度为 193 bp。实时定量 PCR 反应体系为 20 μL：1 μL
稀释 10 倍的 cDNA 第一链，上、下游引物各 0.4 μL
（200 nmol/L）以及 10 μL 2×SYBR Premix，ddH2O
补足 20 μL。反应条件为 95 ℃预变性 15 min，95 ℃
变性 10 s，60 ℃退火 30 s，72 ℃延伸 20 s，进行
40 个循环。PCR 产物的特异性通过熔解曲线分析。
使用 2−ΔΔCt 法进行荧光定量数据的分析。
1.2.5 绞股蓝植株的 MeJA 处理与 GpSS1 基因表
达的实时定量检测 自 2015 年 6 月中旬开始，对
绞股蓝植株的叶片分别喷施 25、50 和 100 μmol/L
的 MeJA，以叶面充分润湿为准。在盆的上口、植
株茎的下方覆盖一层保鲜膜避免叶面的液滴进入
土中，对照喷施蒸馏水。在喷施后的 6、24、48、
72、96 h 采集处理植株及对照的部分幼叶及老叶
迅速放入液氮中速冻，然后置于−80 ℃冰箱备用。
每个 MeJA 处理浓度下的样品及对照样品，均采
自 3 株绞股蓝植株作为 3 个生物学重复，共收集
54 个实验样品。
参照“1.2.4”项的实时定量方法检测 MeJA 处
理对 GpSS1 基因表达的影响。
1.2.6 数据的分析 实验数据采用 SPSS 20.0 数据
包进行差异显著性分析。每个数据均为 3 个生物学
重复的平均值。3 个生物学重复是指来自 3 株样品
平行进行检测。
2 结果与分析
2.1 绞股蓝叶片总 RNA 的质量检测
提取的绞股蓝叶片总RNA经 1%琼脂糖凝胶电
泳后，可清楚看到 28、18、5 S rRNA 条带（图 1-A），
未见有 DNA 污染。用超微量分光光度计测得其
A260/A280 的值在 1.8～2.0，表明本试验所提取的绞股
蓝叶片总 RNA 降解少且蛋白残留少，产量及完整
度较高，可用于后续试验。
2.2 绞股蓝 GpSS1 基因的克隆与序列分析
以绞股蓝叶片 cDNA 为模板进行 PCR 扩增，
扩增产物经 1%琼脂糖凝胶电泳检测，获得与预期
片段长度相符的特异性条带（图 1-B）。对 GpSS1

M-Marker 1、2-总 RNA 3-GpSS1 的扩增产物
M-Marker 1, 2-total RNA 3-PCR production
图 1 绞股蓝叶片总RNA (A) 及GpSS1 (B) 的PCR扩增产物
Fig. 1 Total RNA of G. pentaphyllum leaves (A) and PCR
production of GpSS1 (B)
1 2 M 3
28 S
18 S
5 S
1 254 bp
5 000 bp
3 000 bp
2 000 bp
1 500 bp
800 bp
500 bp
300 bp
A B
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的序列分析得知，该基因编码区长1 254 bp（GenBank
登录号：KU363976），编码 417 个氨基酸（图 2-A）。
与 GeneBank 提供的绞股蓝 SS（登录号：FJ906799）
推断的蛋白序列相比，有 16 个氨基酸的不同（图
2-A）。鉴于之前未见对 GpSS1 基因核酸及氨基酸序
列的理化分析以及所克隆的 GpSS1 基因与
GeneBank 上提供序列的差异的报道，本实验对所克
隆的 GpSS1 基因的序列做了进一步深入的分析。




灰色标记的氨基酸是与 GenBank 提供的 GpSS（登录号：FJ906799）蛋白序列不同的位点；终止密码子用星号标出，纵坐标负值表示亲水，正
值表示疏水，负值越大表示越亲水，介于+0.5～−0.5 为两性氨基酸
Amino acids in gray are different sequences sites with GpSS (GenBank accession numbers: FJ906799) protein. The stop codon is denoted by an asterisk.
The negative values on vertical axis indicate hydrophilicity and the positive values indicate hydrophobicity. The more negative value is, the higher the
hydrophilicity of the amino acids is. The values between +0.5 and −0.5 mainly denote amphoteric amino acids
图 2 绞股蓝 GpSS1 基因的序列分析 (A) 及 GpSS1 蛋白的亲水性分析 (B)
Fig. 2 Sequence analysis of GpSS1 (A) and hydropathy plot of predicted protein (B) of G. pentaphyllum
利用 ExPASy 站点的 Protparam 程序预测绞股蓝
GpSS1 蛋白的分子式为 C2161H3404N574O602S28，相对分
子质量为 47 960，理论等电点为 8.33，亲水性的总平
均值为−0.032。使用在线软件 ProtScale 对 GpSS1 蛋
白的亲水性进一步分析表明，其亲水性低（图 2-B），
这与之前的 Protparam 预测结果是一致的。
已有研究表明植物 SS 蛋白是内质网膜结合蛋
白[22-23]。鉴于 GpSS1 蛋白的亲水性低，采用 Tmpred
软件分析了绞股蓝 GpSS1 蛋白序列的跨膜结构
域（图 3），发现在该蛋白的 C 端存在 3 个跨膜区


图 3 绞股蓝 GpSS1 蛋白跨膜结构域的预测
Fig. 3 Prediction on transmembrane domains in GpSS1
protein of G. pentaphyllum
A
1
1
82
28
163
55
244
82
325
109
406
136
487
163
568
190
649
217
730
244
811
271
892
298
973
325
1 054
352
1 135
379
1 216
406
B
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
4
3
2
1
0
−1
−2
−3 50 100 150 200 250 300 350 400
3 000
2 000
1 000
0
−1 000
−2 000
−3 000
−4 000
−5 000
i >o
o >i
亲
疏
水
值

位点/aa
跨
膜
范
围

位点/aa
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（171～187、285～311、390～406）。这表明 GpSS1
蛋白通过其 C 端跨膜区锚定于内质网上，而 N
端则伸向胞质溶液中。GpSS1 蛋白跨膜区的存在
也解释了 Protparam 和 ProtScale 软件分析其亲水
性低的原因。
将绞股蓝 GpSS1 推断的蛋白序列与 GpSS 蛋
白（GenBank 登录号为 ACQ90302.1）、人参 SS
蛋白（ACZ71037.1）、甘草 Glycyrrhiza uralensis
Fisch. SS1 蛋白（ADG36701.1）、北柴胡 Bupleurum
chinense DC. SS 蛋白（ACX42426.1）以及拟南芥
Arabidopsis thaliana L. SS 蛋白（BAA06103.1）
序列进行比对，发现它们都具有 3 个保守区 A、
B、C（图 4），这 3 个结构域被认为与 SS 蛋白催
化活性有关[24]。序列比对还发现 SS 蛋白具有 1
个天冬氨酸富含区（DXXXD）和 1 个 C 端保守
的疏水区（图 4）。前者可能是 SS 蛋白底物（FPP）
的结合位点[25]，而后者是 SS 蛋白在内质网上的
绑定位点[26-27]。

保守区用黑框标出，包括与 SS 蛋白催化活性有关的 3 个保守区 (A、B、C)、天冬氨酸富含区、C 端内质网锚定区
Conserved regions are boxed, including the three conserved regions (A, B, C) involved in catalytic activity of SS, the aspartate rich motif, the putative ER anchoring motif
图 4 SS 基因氨基酸序列多重比对
Fig. 4 Multiple alignments of amino acid in sequence squalene synthase
2.3 GpSS1 基因的表达模式分析
对绞股蓝幼叶、老叶及根状茎中 GpSS1 基
因表达水平的检测结果表明，GpSS1 在幼叶中的
表达水平最高，在老叶中的表达水平次之，在根
状茎中的表达最低（图 5）。这与人参 SS 基因在
人参营养器官中的表达模式是基本一致的[11]。
2.4 MeJA 处理对 GpSS1 基因表达的影响
鉴于GpSS1 在叶中的表达较高而在根状茎中的表
达较低及取材的便利，研究不同浓度 MeJA 喷施绞股
蓝植株后GpSS1 在绞股蓝叶片中的表达情况。
结果表明，3 种不同浓度的 MeJA 处理绞股蓝
叶片后，与对照相比 GpSS1 基因在幼叶和老叶各个
GpSS1
GpSS
PgSS
GuSS1
BcSS
AtSS
GpSS1
GpSS
PgSS
GuSS1
BcSS
AtSS
GpSS1
GpSS
PgSS
GuSS1
BcSS
AtSS
GpSS1
GpSS
PgSS
GuSS1
BcSS
AtSS
GpSS1
GpSS
PgSS
GuSS1
BcSS
AtSS
GpSS1
GpSS
PgSS
GuSS1
BcSS
AtSS
Aspartate rich motif
A B
C
Putative ER anchoring motif
80
80
80
80
80
80
160
160
160
160
160
160
238
238
238
238
238
240
318
318
318
318
318
320
397
397
398
397
398
398
417
417
415
413
415
410
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不同字母表示差异性显著 P＜0.05，下同
Different letters indicates significant differences at P < 0.05, same as below
图 5 GpSS1 基因的组织表达模式分析
Fig. 5 Tissue-specific expression pattern of GpSS1 gene
检测时间点的表达水平均有一定的上调（图 6）。在
MeJA 处理后的 6～96 h，GpSS1 在幼叶和老叶中的
表达水平均呈现出先逐渐上升后有所下降的趋势，
但在幼叶中的表达高于老叶中的表达（图 6），这与
GpSS1 表达模式的分析结果（图 5）是一致的。在
实验所设时间范围内，25 μmol/L MeJA 处理下幼叶
与老叶中 GpSS1 的表达水平均在 24 h 达到了峰值，
而 50、100 μmol/L MeJA 处理下幼叶与老叶中
GpSS1 的表达在 48 h 达到最高值（图 6）。推测这
种现象可能是由 MeJA 的浓度大小决定的。在 MeJA
浓度较低时，由于MeJA对GpSS1表达的刺激较弱，
GpSS1 的表达上调相应就会在较短的时间内完成；
而当 MeJA 浓度较高时，其对 GpSS1 表达的刺激增
强，GpSS1 的表达上调相应会持续更久而且上调幅
度也会相应增强。在三岛柴胡 Bupleurum falcatum L.
根组织培养基中添加较低浓度 MeJA（20 μmol/L）
后，BfSS 基因的 mRNA 表达量在 3 h 即达到最大
值[27]，这与推测相符。更为重要的是，本实验发现



图 6 不同浓度 MeJA 处理下绞股蓝幼叶 (A) 和老叶 (B)
GpSS1 基因的表达分析
Fig. 6 Relative expression of GpSS1 of G. pentaphyllum young
leaves (A) and old leaves (B) in response to MeJA at different
concentrations
GpSS1 的表达水平并未随着 MeJA 的浓度增大而持
续增强，MeJA 处理浓度为 50 μmol/L 时 GpSS1 的
表达水平上调幅度最大，依次为 100 和 25 μmol/L
浓度的 MeJA（图 6）。
3 讨论
虽然人参等药用植物 SS 基因的相关研究已有
一些报道[11,15,17-18]，但植物 SS 同源基因的序列及表
达在不同物种中会存在一定的差异。绞股蓝作为一
种重要的药用植物，目前对其 SS 基因的研究少见
报道。GenBank 上虽有绞股蓝 GpSS 基因的序列提
供，但未见对其序列及表达的进一步分析。本实验
克隆的 GpSS1 基因编码的蛋白与 GpSS 蛋白有 40
个核苷酸及 16 个氨基酸的不同（图 2-A），但与酶
催化活性相关的 3 个保守区（A、B、C）在两者之
间是完全相同的（图 4），这说明 SS 蛋白的催化功
能结构域在植物进化中是高度保守的。两者存在一
定氨基酸的差异可能由种源不同导致。GpSS1 也可
能是绞股蓝 SS 基因家族的另一个成员。在人参中，
SS 基因就是一个多拷贝基因，已发现其基因家族的
3 个成员[24]。
SS 基因作为三萜皂苷生物合成途径中的一个
关键酶基因，其表达水平的高低会影响植物体内三
萜皂苷的合成[14]。本研究发现 GpSS1 在叶特别是幼
叶中的表达水平明显高于根状茎（图 5）。之前的研
究表明，相同干质量下根状茎的皂苷含量显著高于
叶[28]。因此，推测幼叶可能是绞股蓝皂苷合成的主
要部位，而根状茎是其主要贮藏部位。
在植物次生代谢产物的生物合成过程中，MeJA
作为一种植物生长调节剂，可以调节代谢合成相关
酶的表达来影响植物次生代谢物质的合成。已有研
究表明，在培养基中添加一定浓度的 MeJA 能够促
进人参不定根、洋甘草 Glycyrrhiza glabra L. 和蒺
藜苜蓿 Medicago truncatula Gaertn. 悬浮细胞中 SS
基因的表达[15,29-31]。然而，MeJA 对绞股蓝 SS 基因
的调节作用还未见报道。本研究结果不仅证实了
GpSS1 的表达受 MeJA 的调控（图 6），而且发现
GpSS1 的表达水平不会随着 MeJA 的浓度增大而持
续增强，不是 100 μmol/L 而是 50 μmol/L 的 MeJA
对 GpSS1 表达的影响最大（图 6），这说明 MeJA
对 GpSS1 的表达调节有一定的浓度效应。在京大戟
Euphorbia pekinensis Rupr. 茎愈伤组织液体培养中
施加不同浓度 MeJA（0～200 μmol/L）诱导培养 36
h 后，EpSS 的表达在 MeJA 处理浓度为 100 μmol/L
8
7
6
5
4
3
2
1
0
基
因
相
对
表
达
量

幼叶 老叶 根状茎
5
4
3
2
1
0
5
4
3
2
1
0
基
因
相
对
表
达
量
A
B
CK 6 h 24 h 48 h 72 h 96 h
CK 6 h 24 h 48 h 72 h 96 h
a a a
a a a
bc c bc b a b
c d bc
b c
e c e c
cd
d
d b
b
b
c d d
e
c f d e
25 µmol·L−1
50 µmol·L−1
100 µmol·L−1
25 µmo·L−1
50 µmo·L−1
100 µmo·L−1
b
b
c
a
基
因
相
对
表
达
量

中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 15 期 2016 年 8 月

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时上调幅度最大[32]。而在人参不定根组织培养中，
当培养基中施加不同浓度的 MeJA（0～20 μmol/L）
后，PgSS1 基因的转录水平随着 MeJA 浓度的增大
而持续上调[17]。因此，认为 MeJA 对 SS 基因表达
调节的浓度效应在不同物种中是有差异的。这些研
究结果为进一步阐明 MeJA 对植物 SS 基因的表达
调控及在农业生产实践中通过 MeJA 来改善或提高
绞股蓝皂苷量提供了一定的科学理论依据。
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