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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(9):97-105
水分是限制陆地生态系统生产力的主要环境
因子，而植物自身对水分的调节能力决定了它们对
环境压力的耐受性，很多环境因子如干旱、盐碱和
极端温度都将影响植物各种生理过程中对水分的吸
收稿日期 ：2015-01-27
基金项目 ：国家自然科学基金项目（C020406，C020407）
作者简介 ：黎玉顺，男，硕士研究生，研究方向 ：植物适应逆境的分子机理 ；E-mail ：liyushunshz@163.com
通讯作者 ：祝建波，男，研究员，研究方向 ：植物基因工程 ；E-mail ：zjbshz@163.com
新疆雪莲水孔蛋白 sikPIP1基因的克隆与功能分析
黎玉顺 刘逸泠 刘步仓 穆建强 祝建波
（石河子大学生命科学学院 农业生物技术重点实验室，石河子 8320003）
摘 要： 利用 PCR技术从已建立的新疆雪莲 cDNA文库中克隆雪莲水孔蛋白基因 sikPIP1，构建植物表达载体 pBI121-
sikPIP1，利用农杆菌介导法获得转基因烟草，PCR和 RT-PCR检测证明该基因成功导入并得以转录，并对检测结果均为阳性的植株
通过水分胁迫和温度胁迫进行抗旱性和抗寒性分析。结果显示：（1）克隆得到长为 880 bp，具有水孔蛋白特性的 sikPIP1基因，完
整 ORF为 840 bp。（2）水分胁迫中，断水 7 d后转基因烟草生长表型明显优于野生型烟草，生理指标测定结果显示，转基因烟草
的相对电导率和丙二醛含量均低于野生型烟草，相对含水量高于野生型烟草。（3）不同温度胁迫处理，转基因烟草表型显著优于
野生型，特别是 0℃以下低温胁迫，野生型烟草出现严重的萎蔫，而转基因烟草受伤害程度较轻；生理指标结果显示转基因烟草
相对电导率、丙二醛含量低于野生型烟草。结果表明，转 sikPIP1基因提高了烟草抗旱能力和抗寒能力。
关键词： 新疆雪莲；水孔蛋白；sikPIP1基因；烟草；抗寒性；抗旱性
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.09.013
Cloning and Function Analysis of Aquaporin Protein Gene sikPIP1 from
Saussurea involucrata Kar. et Kir
Li Yushun Liu Yiling Liu Bucang Mu Jianqiang Zhu Jianbo
（Key Laboratory of Agricultural Biotechnology，College of Life Science，Shihezi University，Shihezi 8320003）
Abstract: Saussurea involucrata aquaporin protein gene sikPIP1 was cloned from established cDNA library by PCR technique. Then a
plant expression vector of pBI121-sikPIP1 was constructed and transgenic tobacco plants were obtained by Agrobacterium-mediated method. The
analysis by PCR and RT-PCR indicated that the aquaporin protein gene sikPIP1 had been integrated and transcribed into the tobacco genome.
The drought and cold resistance by water stress and low-temperature stress for the positive plants from above PCR and RT-PCR examination
were analyzed. The results showed that ：（1）The plasma membrane aquaporin gene sikPIP1 was cloned with the length of 880 bp and complete
ORF of 840 bp. （2）Under the water stress, the growth phenotype of transgenic tobacco was evidently better than wild-type after 7 days’ water-
break, the results of physiological index showed that relative conductivity and MDA content of transgenic tobacco were lower than those of
wild-type. However, the relative water content of transgenic tobacco was higher than that of wild-type. （3）The growth phenotype of transgenic
tobacco was significantly better than that of wild-type under the different temperature stress. Especially below the 0 degree, the wild-type ones
were wilting seriously, however, the transgenic tobacco had less damages. The results of physiological index showed that relative conductivity and
MDA content of transgenic tobacco were lower than that of wild-type. The testing results showed that sikPIP1 gene improved tobacco’s tolerance
of drought and cold.
Key words: Sasussured involucrate；aquaporin protein ；sikPIP1 gene ；tobacco ；drought tolerance ；cold tolerance
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.998
收、转运、储存和利用。水孔蛋白（Aquaporins，
AQPs）是广泛存在于动物、植物、微生物细胞膜
上转运水分子的特异通道蛋白，属于 MIP（Major
intrinsic protein）家族。人们最早在动物中发现并命
名为 AQP［1］，主要是研究它的水通道作用。然而在
对植物 AQP 的研究中发现 AQPs 不仅能特异性的转
运水分子［2，3］，还能转运甘油、H2O2、尿素、NH3、
CO2 等多种物质［4-8］，并且对植物的生长、发育、适
应环境变化等方面［9-12］也有着重要的作用。在植物
基因组研究中发现，拟南芥中有 35 个 AQPs、水稻
有 33 个 AQPs、玉米 36 个 AQPs，苔藓 23 个 AQPs，
番 茄 37 个 AQPs、 白 杨 55 个 AQPs［13-15］ 根 据 氨
基酸序列的同源性及结构特征，植物 AQP 通常分
为 5 类 ：质膜内在蛋白（Plasma membrane intrinsic
proteins，PIPs）；液泡膜内在蛋白（Tonoplast intrinsic
proteins，TIPs）；类 Nod26 膜内在蛋白（Nodulin 26-
like intrinsic proteins，NIPs）存在于根瘤菌和豆科
植物的共生膜上 ；小分子碱性膜内在蛋白（Small
and basic intrinsic proteins，SIPs）； 以 及 类 GlpF
（Glycerolfacilitator） 膜 内 蛋 白（GlpF-like intrinsic
proteins，GIPs）［16］。质膜内在蛋白（PIPs）作为
AQP 家族中的重要成员之一，包含 PIP1 和 PIP2 两个
子类。研究表明，它们不仅参与细胞对外界水分的
选择性运输，而且对植物生长过程中的干旱、低温
等胁迫都有重要的作用［17-20］。Zhang 等［21］研究发
现在酵母细胞和拟南芥中过表达棉花 GhPIP2；7基因
能显著提高其对干旱的耐受能力。李嵘等［22］在水
稻中过表达 OsPIP2；6，在干旱、低氧、高盐等逆境
胁迫下转基因植株耐受能力均显著高于野生型，植
株中 OsPIP2；6的表达量也明显增高。Matsumoto 等［23］
发现 PIP1 过表达水稻植株比野生型对寒冷有更强的
耐受。
新 疆 雪 莲（Sasussured involucrata Kar. et Kir），
属菊科（Compositae）菜蓟族（Trib. Cynareae Less.）
凤毛菊属（Saussurea DC.）雪莲亚属 ；多年生一次
性开花结实的高山冰缘宿根草本植物。主要生长在
海拔 2 400-4 100 m 的高山冰渍石、流石滩、石隙、
悬崖峭壁以及沙质湿地中［24，25］。新疆雪莲能在常年
低温、低氧、强紫外且气候复杂多变的情况下完成
生活史，其自身形成了一套与环境相适应的响应机
制，并且在抵抗的过程中自身也具有与之有关的抗
逆基因［26-28］，从而使雪莲得以适应环境。因此，对
天山雪莲基因功能的研究，不仅可以了解天山雪莲
特殊的生理机能，而且通过基因工程手段将天山雪
莲的基因转入农作物中，对培育抗逆作物也提供了
一种有效的途径。
目前，针对 PIPs 的研究大多是关注其水分运输
以及逆境胁迫下的内源表达，对单个基因的功能，
以及外源表达研究较少。为进一步研究质膜内在蛋
白基因 PIPs 与低温、干旱的关系，本研究从新疆雪
莲 cDNA 文库中克隆质膜内在蛋白基因 sikPIP1，构
建植物表达载体 pBI121-sikPIP1，通过农杆菌介导转
化烟草，水分胁迫进行抗旱性分析和冷冻胁迫进行
抗寒性分析，旨在进一步了解 sikPIP1基因对逆境的
耐受性，从而为水孔蛋白研究和利用提供理论依据
与奠定实验基础。
1 材料与方法
1.1 材料
大 肠 杆 菌（Escherichia coli）DH5α、 农 杆 菌
GV3101、植物表达载体 pBI121、‘NC89’野生型烟
草（Nicotiana tabacum L.）由石河子大学生命科学学
院农业生物技术重点实验室保存。克隆载体 pGM-T
Easy 购自天根生物公司。其它试剂均为国产或进口
分析纯试剂，引物合成、测序均由上海生物工程公
司进行。
1.2 方法
1.2.1 sikPIP1基因的克隆 从已建立的天山雪莲
cDNA 文库中随机挑取单克隆，采取通用引物 M13
进行 PCR 扩增并测序。选择与水孔蛋白基因同源的
序列作为模板，利用 Primer5.0 设计 PCR 引物 PP1
和 PP2。PP1 ：5-TGCTCTAGAGCATGAGTTTTAGAG
AGAGAAATGTCG-3（Xba I），PP2 ：5-TGCGAGCT-
CATTAATTTGTAGCATTGCTTCTGA-3（Sac I）。采用
Tiangen 公司的 Trizol 总 RNA 提取试剂，提取天山
雪莲的总 RNA，以 Oligo dT 为引物将 RNA 反转录成
cDNA，以 PP1 和 PP2 为引物进行 PCR 扩增。PCR
反应程序为 ：94℃预变性 5 min ；94℃变性 45 s，
61℃复性 30 s，72℃延伸 45 s，35 个循环 ；72℃延
伸 7 min ；4℃保温。PCR 产物经 1.0% 的琼脂糖凝胶
2015,31(9) 99黎玉顺等 ：新疆雪莲水孔蛋白 sikPIP1基因的克隆与功能分析
电泳分离后，目的片段命名为 sikPIP1；使用琼脂糖
凝胶回收试剂盒回收目的基因 ；将回收的目的片段
连接至载体 pGM-T Easy，将阳性克隆命名为 pGM-
sikPIP1；酶切鉴定后送上海生工测序。利用 DNAman
软件分析测序结果序列，确定开放阅读框，推导相
应的多肽序列。蛋白质氨基酸比对在 NCBI 的 BlastT
中分析 ；运用 Mega 软件对推导的多肽序列与已知报
道的植物氨基酸序列进行系统进化分析。
1.2.2 植物表达载体的构建与转化 用 Xba I/Sac
I 双酶切重组质粒 pGM-sikPIP1 和植物表达载体
pBI121，1% 的琼脂糖凝胶电泳后，使用琼脂糖凝
胶回收试剂盒回收目的基因和载体大片段。两片段
经 T4 DNA 连接酶 16℃连接过夜，重组子转化大肠
杆菌感受态细胞 DH5α，含卡那霉素（60 mg/L）的
平板培养过夜，挑选单菌落培养，PCR 检测，提取
PCR 检测为阳性质粒并进行酶切鉴定。鉴定为双阳
性的质粒即是 pBI121-sikPIP1，将重组质粒用电击法
转入农杆菌 GV3101。
1.2.3 转基因烟草的获得及鉴定 经农杆菌 pBI121-
sikPIP1/GV3101 介导叶盘法转化烟草‘NC89’，获得
再生植株，移栽入营养土中。采用 CTAB 法提取再
生烟草植株的基因组 DNA，以 pBI121-sikPIP1 质粒
为阳性对照，野生型受体 DNA 为阴性对照，对目的
基因进行 PCR 检测。用 TRIzol 法提取 PCR 检测结
果为阳性的烟草植株以及受体烟草的总 RNA，采用
RT-PCR 检测目的基因的转录水平。
1.2.4 转基因烟草水分胁迫实验 选择室内培养 2
个月，长势相近的野生型烟草和来自不同株系的转
sikPIP1烟草各 3 株。实验前充分浇水，待底部托盘
无水分进出时开始计时，进行自然干旱处理。停止
供水 13 d，第 14 天复水，实验共进行 16 d。从第 1
天断水开始，每隔 3 d 根据李合生［29］的方法测量一
次相对电导率、丙二醛、叶片相对含水量，实验重
复 3 次，并记录烟草形态变化。
1.2.5 转基因烟草冷冻胁迫实验 整体植株的冷冻
处理，选择室内培养 2 个月，长势相近的野生型烟
草和来自不同株系的转 sikPIP1烟草各 3 株，分别放
入 4℃、0℃、-2℃和 -4℃的生化培养箱进行冷冻胁
迫，4℃处理 12 h，0℃、-2℃和 -4℃处理 4 h。记录
各阶段烟草形态变化，测定烟草相对电导率和丙二
醛含量，实验重复 3 次。
1.2.6 数据分析 所有数据处理均用 Excel2003 和
SPSS Statistics 软件分析处理，氨基酸序列分析用
DNAman、Mega 以及在线工具完成。
2 结果
2.1 sikPIP1基因的克隆与分析
以天山雪莲 cDNA 为模板，利用设计好 PCR 引
物 PP1 和 PP2 进行 RT-PCR 扩增，获得大小约为
880 bp DNA 片段，将目的片段 sikPIP1克隆于 pGM-T
Easy 载体，获得 pGM-sikPIP1，用 Xba I/Sac I 双酶切
鉴定，证明新疆雪莲水孔蛋白基因 sikPIP1克隆成功。
测序结果分析表明，sikPIP1 基因的最大开放阅读框
为 840 bp，编码 279 个氨基酸，分子量为 29.01 kD，
pI 为 9.26。
目前研究发现在 PIP、TIP、NIM 和 SIP 四个
亚家族中都具有共同的特征，即都有 6 个跨膜区、
较短的保守 AA 基序 PA 和信号序列 SGXHXNPA-
VT［30］。序列分析（图 1）表明，sikPIP1 不但具有
MIP 家族信号序列 GGGANXXXXGY 和 TGI/TNPAR-
框Ⅰ、框Ⅲ和框Ⅴ分别表示 MIP 家族信号序列 SGxHxNPAVT 和典型的质膜信号序列 GGGANxxxxGY 及 TGI/TNPARS/FGAAI/
VI/VF/YN ；框Ⅱ和框Ⅳ分别表示一个潜在的 PKA 磷酸化位点（Ser113）和一个潜在的 PKC 的磷酸化位点（Ser186）
图 1 sikPIP1的氨基酸序列
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.9100
SI/FGAAI/VI/VF/YN［12］。此外，序列分析还表明 sik-
PIP1 具有一个 PKA 磷酸化位点（Ser113）和一个
PKC 的磷酸化位点（Ser186）。
根据推定的天山雪莲质膜水孔蛋白基因 sikPIP1
多肽序列在 NCBI 进行 BLAST 比对，挑选同源性高
的比对结果，利用 Mega 软件构建不同物种间植物水
孔蛋白基因的分子进化树（图 2）发现，该蛋白与
葡萄（Vitis vinifera）、无梗花栎（Quercus petraea）、
甜菜（Beta vulgaris）亲缘关系最近，此外还与拟南
芥（Arabidopsis thaliana）、陆地棉（Gossypium hirsu-
tum）、胡桃（Juglans regia）等不同科属间植物亲缘
关系较近，说明水孔蛋白基因在物种间进化比较保
守，比对发现这些基因多为 PIP2 亚家族，因此可推
测雪莲水孔蛋白基因 sikPIP1也应属于 PIP2 亚家族。
NP_001267957.1 ：aquaporin PIP 2;2（葡萄，Vitis vinifera）；AFH36336.1 ：aquaporin PIP 2;1（无梗花栎，Quercus petraea）；AAB67869.1 ：plasma membrane
major intrinsic protein 2（甜菜，Beta vulgaris）；NP_195236.1 ：plasma membrane intrinsic protein 3（拟南芥，Arabidopsis thaliana）；AAB36949.1 ：plasma
membrane intrinsic protein PIP3（拟南芥，Arabidopsis thaliana）；NP_179277.1 ：putative aquaporin PIP2-8（拟南芥，Arabidopsis thaliana）；XP_002884019.1
PIP2_8/PIP3B（拟南芥，Arabidopsis lyrata subsp. lyrata）；BAO18630.1 ：plasmamembrane intrinsic protein 2;8（番茄，Solanum lycopersicum）；NP_001266-
257.1 ：aquaporin PIP2-7-like（番茄，Solanum lycopersicum）；AFB83067.1 ：plasma intrinsic protein PIP2.1（半日花，Helianthemum almeriense）；XP_0101-
07654.1 ：Aquaporin PIP2-7（川桑，Morus notabilis）；KHN33668.1 ：Aquaporin PIP2-7（野生大豆，Glycine soja）；XP_003604054.1 ：Aquaporin PIP2.2（苜
蓿，Medicago truncatula）；ACB42441.1 ：aquaporin PIP 2;4（陆地，Gossypium hirsutum）；KHF98939.1 ：putative aquaporin PIP2-8 -like protein（木本棉，
Gossypium arboreum）；ACR56615.1 ：plasma intrinsic protein 2;5（胡桃，Juglans regia） ；ACR56614.1 ：plasma intrinsic protein 2;4（胡桃，Juglans regia） ；
AFO63679.1 ：plasma intrinsic protein 2（枇杷，Eriobotrya japonica）
图 2 sikPIP1蛋白系统发育树
2.2 植物表达载体pBI121-sikPIP1的构建
用 Xba I/Sac I 双酶切植物表达载体 pBI121 和
阳性克隆载体 pGM-sikPIP1，构建植物表达载体
pBI121-sikPIP1。提取 PCR 鉴定为阳性菌落的质粒，
用 Xba I/Sac I 进行双酶切鉴定（图 3），证明植物表
达载体 pBI121-sikPIP1 构建成功。构建成功的植物
表达载体通过电击法转化农杆菌 GV3101，挑选单菌
落进行 PCR 鉴定（图 4）。
2.3 转基因烟草的获得及鉴定
以野生型烟草“NC89”为受体，用农杆菌
pBI121-sikPIP1/GV3101 介导转化，经卡那霉素筛选
获得抗性再生植株，移栽入营养钵。对移栽烟草植
株进行 PCR（图 5）和 RT-PCR 鉴定（图 6）。将鉴
定结果均为阳性的烟草进行进一步的生理指标测定。
2015,31(9) 101黎玉顺等 ：新疆雪莲水孔蛋白 sikPIP1基因的克隆与功能分析
2.4 水分胁迫下转基因烟草的形态特征及生理指标
2.4.1 形态特征 断水后 7 d 野生型烟草基部开始
出现轻度萎蔫，叶片由下而上开始出现黄化，第 10
天已经严重萎蔫，第 13 天野生型烟草整株萎蔫 ；而
转基因烟草第 10 天才出现轻度萎蔫现象，第 13 天
叶片中度萎蔫（图 7），复水 2 d 后转基因烟草恢复
情况明显优于野生型烟草。可见，转雪莲 sikPIP1基
因烟草比对照野生型烟草表现出更强的耐旱性。
M ：DNA Marker Ⅲ ；1-9 ：PCR 产物 ；10 ：阳性对照 ；11 ：阴性对照
图 5 pBI121-sikPIP1转基因烟草 PCR检测
A-C：左为野生型烟草，右为转 sikPIP1 基因烟草。A：水分胁迫第 1 天；B：
水分胁迫第 10 天 ；C ：水分胁迫第 13 天
图 7 水分胁迫下野生型烟草与转 sikPIP1基因烟草的形态
特征
M ：DNA Marker Ⅲ ；1 ：PCR 产物 ；2 ：阴性对照
图 4 pBI121-sikPIP1/GV3101 PCR检测
M ：DNA Marker Ⅲ ；1-4 ：PCR 产物 ；5 ：阳性对照 ；6 ：阴性对照
图 6 pBI121-sikPIP1转基因烟草 RT-PCR检测结果
M ：DNA Marker Ⅲ ；1 ：pBI121-sikPIP1 质粒 Xba I/Sac I 双酶切 ；
2 ：pBI121-sikPIP1 质粒
图 3 pBI121-sikPIP1 质粒酶切鉴定
2.4.2 生理指标 对水分胁迫下各阶段转 sikPIP1
基因烟草和野生型对照烟草的相对电导率、丙二醛
（MDA）含量、相对含水量进行检测，结果（图 8）
表明，转基因烟草在水分胁迫中表现出较强的抗旱
性。除第 1 天外，转基因烟草的相对电导率和 MDA
含量均低于野生型烟草，随着胁迫时间的增长，转
基因烟草和野生型烟草的相对电导率和 MDA 含量都
呈逐渐上升趋势，但野生型增加幅度和速度均大于
转基因烟草，且差异显著（P<0.05）。转基因烟草的
叶片相对含水量则高于野生型烟草，随着胁迫时间
的延长，转基因烟草和野生型烟草的相对含水量均
表现出下降趋势，野生型下降速度和幅度均大于转
基因烟草。结果表明，转基因烟草比野生型烟草有
更强的耐旱性。生理指标变化与形态特征变化保持
一致，表明外源导入雪莲 sikPIP1基因，能够提高烟
草抗旱性，减少水分亏缺对植物的伤害。
2.5 温度胁迫对转基因烟草形态特征和生理指标
的影响
2.5.1 形态特征 4℃处理 12 h 野生型烟草与转基
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.9102
A ：相对含水量 ；B ：相对电导率 ；C ：丙二醛含量。不同字母表示同一处理
材料间显著性差异（P<0.05），下同
图 8 水分胁迫下野生型烟草和转基因烟草植株的生理指标
变化
因烟草表型均无明显变化，0℃处理 4 h 野生型烟草
叶片出现少量伤斑，转基因烟草仍无明显变化；-2℃
处理 4 h 转基因烟草叶片出现伤斑，组织出现轻微
疲软，野生型烟草叶片严重萎蔫 ；-4℃处理 4 h 转基
因烟草出现中度萎蔫，野生型烟草出现整株萎蔫（图
9）。表明转入 sikPIP1基因能提高烟草对低温的耐受
能力。
2.5.2 生理指标 在温度胁迫实验中，对不同温度
处理的野生型烟草和转基因烟草进行电导率和丙二
醛含量的测定（图 10）。全过程中野生型烟草的相
对电导率和 MDA 含量都高于转基因烟草，且随着温
度的降低野生型烟草和转基因烟草的相对电导率和
A-C：左为转 sikPIP1基因烟草，右为野生型烟草。A：4℃，12h；4h；B：-2℃，
4 h ；C. -4℃，4 h
图 9 不同温度胁迫下野生型烟草和转 sikPIP1基因烟草的
形态特征
MDA 含量均呈上升趋势 ；4℃处理下野生型烟草与
转基因烟草的相对电导率和 MDA 差异均不大 ；但在
0℃、-2.0℃和 -4.0℃处理下，野生型烟草的电导率
和 MDA 上升速度与幅度均高于转基因烟草，且差异
显著（P<0.05）。表明转基因烟草膜脂受伤程度较低，
抗寒性相对较高，与形态特征结果保持一致，说明
A ：相对电导率 ；B ：丙二醛含量
图 10 温度胁迫下野生型烟草和转基因烟草植株的生理指
标变化
2015,31(9) 103黎玉顺等 ：新疆雪莲水孔蛋白 sikPIP1基因的克隆与功能分析
转入雪莲 sikPIP1 基因能提高烟草对低温的耐受性，
降低植物在低温中的伤害。
3 讨论
AQP 作为重要的生物膜功能蛋白，参与了多种
重要的生理过程。其调节机制主要分为两种 ：一是
通过调节 AQP 活性进行调节（如磷酸化、激素和
Ca2+ 等）；二是改变膜上 AQP 数量进行调节。近年
来植物 AQP 的相关研究备受关注，越来越多的植物
AQP 被成功分离、并进行功能分析和调控机理的解
析。植物 AQP 在受到不同环境因子或存在物种差异
等因素时，往往表现出不同的反应，因此研究植物
AQP 在植物对不同环境因子（尤其是对水分和温度）
适应中所起的作用就具有重要的意义。
AQP 对于植物的最主要作用是水分运输，在水
分亏缺情况下，AQP 在植物应对水分胁迫的应答机
制中起着重要的作用。Aharon 等［31］通过对转入拟
南芥 PIP1b的转基因烟草研究发现，正常情况下，转
PIP1b烟草长势优于对照，在干旱胁迫下，PIP1b 超表
达为负作用，植株萎蔫速度快于对照。本研究对转
新疆雪莲 sikPIP1基因烟草干旱胁迫发现，转基因植
株抗旱能力明显优于对照，这与李嵘等［22］和 Zhang
等［21］外源表达 PIP基因结果一致。说明 AQP 在植
物响应水分胁迫时表现出不同的功能。
目前对植物低温耐受性研究主要集中在冷害
（0℃以上低温）的研究中，本研究选择耐寒植物新
疆雪莲为材料克隆水孔蛋白 sikPIP1 基因并转化烟
草，结果发现转基因烟草抗寒（冰点以下低温）能
力明显增强，这一结果与焦天奇等［26］克隆的雪莲
水孔蛋白 sikPIP3 基因在烟草中表达结果一致，Lin
等［32］在拟南芥中表达另一种耐寒植物人参的液泡
膜水孔蛋白基因 PgTIP1 结果发现，过表达 PgTIP1
基因提高拟南芥的抗盐和抗旱能力，并展示出了更
低的耐受温度。干旱和低温主要影响植物对水分的
运输，在前人外源表达 PIP1 与 PIP2 基因的研究中
发现 PIP2 基因比 PIP1 基因有更强的水通道特性，
而 PIP1 与 PIP2 形成的异源四聚体比 PIP2 形成的同
源四聚体也有更高的水透性，这一结果在水稻和玉
米中都得以证实，说明 PIP1 与 PIP2 基因间存在协
同作用［23，33］，而雪莲的 PIP1 基因与 PIP2 基因间是
否也存在这种协同作用，同时外源表达这两个基因
能否进一步提高植株的抗逆能力，选择抗逆性强的
基因材料来源是否可以表现出内源表达相似的结果，
并且 sikPIP1基因是否与其他抗逆基因间也存在这种
协同作用值得我们进一步研究。
4 结论
本研究克隆了新疆雪莲水孔蛋白基因 sikPIP1，
并成功转化烟草。对获得的转基因植株进行逆境胁
迫实验，结果表明，与野生型相比较，转 sikPIP1基
因烟草显著增强了对干旱和低温逆境条件的适应性。
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（责任编辑 马鑫）