Page 115 - 《广西植物》2024年第12期

１２ 期 韦鎔宜等: 水母雪兔子通气组织形成相关基因 ＳｍＰＡＤ４ 的克隆及表达分析 ２ ２ ７ ３

ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙꎬＥＥＥ)中作为乙烯和 ＲＯＳ 生产的上
游来调节程序性细胞死亡、光驯化和整体防御反应
的信号传导ꎬ同时 ＰＡＤ４ 可转导光氧化应激信号ꎬ导
致细胞死亡和植物生长缓慢ꎬ以及参与植物适应性

调节 ( Ｍüｈｌｅｎｂｏｃｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８ꎻ Ｎｅｕｂａｕｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ
２０２０)ꎮ 并且 ＰＡＤ４ 被认为是典型的 ＮＬＲ 信号成
分ꎬ可在细胞质、细胞核、质膜、液泡膜和内质网等
亚细胞结构中发挥功能ꎬ对乙烯、活性氧产生、胼胝
质积累及植保素基因表达起到诱导及抑制作用
(Ｃｈｉａｎｇ ＆ Ｃｏａｋｅｒꎬ ２０１５ꎻＰｒｕｉｔｔ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ꎻ刘艳艳
等ꎬ２０２３ꎻＷａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ 因此ꎬＳｍＰＡＤ４ 的亚
细胞定位结果进一步确定了其可响应生物或非生
物胁迫产生的乙烯、活性氧、水杨酸和脱落酸等信
号来维持植物的正常生长ꎮ
水母雪兔子作为典型的高山植物ꎬ其生境具
有强紫外辐射和缺氧等特征ꎮ 为探究 ＳｍＰＡＤ４ 对
其生境胁迫的响应ꎬ本研究对水母雪兔子进行了
紫外和低氧胁迫ꎬ并对 ＳｍＰＡＤ４ 在其根、茎和叶中
１. 启动子第一轮扩增ꎻ ２. 启动子第二轮扩增ꎮ
的表达量进行分析ꎮ ｑＲＴ￣ＰＣＲ 结果表明ꎬ紫外和
１. Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｍｏｔｅｒꎻ ２. Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ ｐｒｏｍｏｔｅｒ. 低氧胁迫下ꎬＳｍＰＡＤ４ 基因在根中的表达量始终低
图 ５ ＳｍＰＡＤ４ 基因的启动子扩增 于对照ꎻ在茎和叶中的表达量始终高于对照ꎮ 拟
Ｆｉｇ. ５ Ｐｒｏｍｏｔｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｍＰＡＤ４ ｇｅｎｅ 南芥受 到 紫 外 胁 迫 时ꎬ ＡｔＰＤＡ４ 上 调 来 调 控 ＰＣＤ
(Ｂｅｒｎａｃｋｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎬ与本研究结果一致ꎮ 在低
氧胁迫研究中发现ꎬ玉米、小麦和黄瓜的 ＰＡＤ４ 基
致ꎮ 说明了 ＳｍＰＡＤ４ 基因可响应多种胁迫信号ꎬ
来保障其在植物生长发育中的重要作用ꎬ进一步 因参与调控细胞程序性死亡( Ｒａｊｉｌ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１ꎻ
说明 ＳｍＰＡＤ４ 参与调控水母雪兔子的生长发育以 Ｙａｍａｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻ Ｑｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 在水稻
及应答生物与非生物胁迫ꎬ在水母雪兔子适应极 通气组织相关基因研究中发现ꎬ低氧处理会下调
ＯｓＰＡＤ 在根系中的表达而调控细胞程序性死亡
端环境中起到重要作用ꎮ
蛋白质在植物细胞内的定位分布是了解其分 (朱 静 雯ꎬ ２０１４ )ꎬ 这 与 本 研 究 中 低 氧 胁 迫 下
子功能、基因调控和蛋白质－蛋白质相互作用的关 ＳｍＰＡＤ４ 基因在植物根中的表达情况一致ꎮ 这可
键(未丽和刘建利ꎬ２０２１)ꎮ 本研究通过侵染本氏烟 能是因为在缺氧的环境下ꎬ通过乙烯和生长素诱
草对 ＳｍＰＡＤ４ 基因进行了亚细胞定位ꎬ结果显示 导 ＲＯＳ 响应ꎬ使 ＰＡＤ４ 等相关基因协作后产生应
ＳｍＰＡＤ４ 定位于细胞膜、细胞核和叶绿体中ꎬ这与植 答造 成 程 序 性 细 胞 死 亡 从 而 形 成 通 气 组 织
物响应生物与非生物胁迫时产生的蛋白质传导信 (Ｙａｍａｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻ Ｑｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 在对水
号 ＥＤＳ１￣ＰＡＤ４ 复合物通常出现于细胞核中的结果 母雪兔子 ＳｍＬＳＤ１ 的研究中发现ꎬ在紫外与低氧胁
一致(Ｇａｒｃíａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻＧａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 在拟南 迫下 ＳｍＬＳＤ１ 于叶和茎中表达量下调ꎬ在根中表达

芥中 ＡｔＰＡＤ４ 定位于细胞质和细胞核中( Ｃｚａｒｎｏｃｋａ 量上调(蒋欣悦等ꎬ２０２３)ꎬ而本研究中 ＳｍＰＡＤ４ 的
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎬ产生防御信号转导促进细胞程序性死 表达量变化与 ＳｍＬＳＤ１ 相反ꎮ 研究发现拟南芥中
亡ꎮ 在小麦中ꎬＴａＰＡＤ４ 同拟南芥一样定位于细胞 的 ＡｔＰＤＡ４ 被 ＡｔＬＳＤ１ 负调控来影响 ＰＣＤ( Ｂｅｒｎａｃｋｉ

质和细胞核中来参与植物免疫(Ｓｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ )ꎬ 说 明 在 环 境 胁 迫 中 ＳｍＰＡＤ４ 与
本研究发现 ＳｍＰＡＤ４ 不止定位于细胞膜和细胞核 ＳｍＬＳＤ１ 均响应并做出了应答且 ＳｍＰＡＤ４ 在低氧
中ꎬ还定位于叶绿体中ꎬ可能因为叶绿体是光响应 和紫外胁迫下受 ＳｍＬＳＤ１ 负调控来适应极端环境ꎮ
场所ꎬ而 ＰＡＤ４ 在光响应的过量激发能量 ( ｅｘｃｅｓｓ 这与拟南芥中 ＡｔＰＡＤ 被 ＡｔＬＳＤ１.１ 负调控后参与乙