偏关苜蓿MsLAC17基因克隆及其对非生物胁迫的响应分析

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2026.06.006

草地学报 ›› 2026, Vol. 34 ›› Issue (6): 2022-2031.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.06.006

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偏关苜蓿MsLAC17基因克隆及其对非生物胁迫的响应分析

杜欣蔚¹, 戎睿伟¹, 华怡雯¹, 刘怡¹, 陶佳丽^1,2, 周思懿¹, 许涛¹, 岑慧芳¹, 朱慧森¹

1. 山西农业大学草业学院, 山西太谷 030801;
2. 山西工程技术学院矿业工程系, 山西阳泉 045000

收稿日期:2025-08-20 修回日期:2025-10-15 发布日期:2026-06-02
通讯作者: 朱慧森,E-mail:zhuhuisen@126.com
作者简介:杜欣蔚(2000-),女,汉族,山东淄博人,硕士研究生,主要从事牧草种质资源与育种相关研究,E-mail:dxwxiamo@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（32071872）；山西省中央引导地方科技发展资金项目（YDZJSX2022B006）；现代种业发展项目（sxzyk202501-7）；山西省重点研发计划课题（202102140601006-3）；山西省基础研究计划（202303021221101）；山西省来晋科研奖励（SXBYKY2022118）；优秀博士启动项目（2021BQ01，2023BQ03）；山西省研究生实践创新项目（2024SJ133）；山西省研究生学术创新项目（2025XS300）资助

Cloning MsLAC17 Gene and Analysis of its Response to Abiotic Stress in Medicago sativa ‘Pianguan’

DU Xin-wei¹, RONG Rui-wei¹, HUA Yi-wen¹, LIU Yi¹, TAO Jia-li^1,2, ZHOU Si-yi¹, XU Tao¹, CEN Hui-fang¹, ZHU Hui-sen¹

1. College of Grassland Science, Shanxi Agricultural University, Taigu, Shanxi Province 030801, China;
2. Department of Mining Engineering, Shanxi Institute of Technology, Yangquan, Shanxi Province 045000, China

Received:2025-08-20 Revised:2025-10-15 Published:2026-06-02

摘要/Abstract

摘要： 漆酶（Laccase，LAC）作为铜蓝氧化酶蛋白家族的重要成员，在植物生长发育调控及非生物胁迫响应过程中扮演着关键角色。本研究选取山西地方优良种质‘偏关’苜蓿（Medicago sativa ‘Pianguan’）作为试验材料，采用PCR技术克隆获得MsLAC17基因，通过生物信息学手段对该基因进行分析，并利用荧光定量PCR技术，系统探究了MsLAC17基因表达的组织特异性，及其在不同非生物胁迫下的响应情况。结果显示：MsLAC17基因全长1782 bp，编码593个氨基酸，该蛋白的相对分子质量为66.26 kDa，理论等电点为10.05，属于亲水性蛋白，主要位于叶绿体和线粒体中。系统进化分析结果表明，‘偏关’苜蓿LAC17蛋白与蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）的LAC17蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR检测发现MsLAC17基因在‘偏关’苜蓿茎中表达量最高，且对盐、干旱和ABA处理均有响应，推测该基因可能在调控‘偏关’苜蓿应对非生物胁迫的过程中发挥作用，本研究结果为进一步明晰MsLAC17基因的生物学功能奠定理论基础。

关键词: ‘偏关’苜蓿, 非生物胁迫, MsLAC17, 表达模式

Abstract: Laccase （LAC）， as an important member of the ceruloplasmin protein family， plays a key role in the regulation of plant growth and development and the response to abiotic stress. In this study， the local superior germplasm of Medicago sativa ‘Pianguan’ in Shanxi Province was used as the experimental material. The MsLAC17 gene was cloned by PCR. And was analyzed by bioinformatics means and fluorescence quantitative PCR technology. The tissue specificity expression of MsLAC17 gene and its response under different abiotic stresses were systematically explored. The results showed that the length of the MsLAC17 gene is 1782 bp， encoding 593 amino acids. The relative molecular mass of this protein is 66.26 kDa， and its theoretical isoelectric point is 10.05. It is a hydrophilic protein mainly located in chloroplasts and mitochondria. The results of phylogenetic analysis indicated that the LAC17 protein of Medicago sativa ‘Pianguan’ is closely related to that of Medicago truncatula. Fluorescence quantitative PCR detection revealed that the expression level of the MsLAC17 gene was the highest in the stem， and responded to salt， drought and ABA treatment. It is speculated that this gene may play a role in regulating the response of Medicago sativa ‘Pianguan’ to abiotic stress. The results of this study provide an important basis for further clarifying the biological function of the MsLAC17 gene.

Key words: Medicago sativa ‘Pianguan’, Abiotic stress, MsLAC17, Expression pattern

中图分类号:

S541.9

杜欣蔚, 戎睿伟, 华怡雯, 刘怡, 陶佳丽, 周思懿, 许涛, 岑慧芳, 朱慧森. 偏关苜蓿MsLAC17基因克隆及其对非生物胁迫的响应分析[J]. 草地学报, 2026, 34(6): 2022-2031.

DU Xin-wei, RONG Rui-wei, HUA Yi-wen, LIU Yi, TAO Jia-li, ZHOU Si-yi, XU Tao, CEN Hui-fang, ZHU Hui-sen. Cloning MsLAC17 Gene and Analysis of its Response to Abiotic Stress in Medicago sativa ‘Pianguan’[J]. Acta Agrestia Sinica, 2026, 34(6): 2022-2031.

参考文献

[1] WANG Z L，HANG W G，WANG X Q，et al. Comparative study on production performance of 10 alfalfa species in the moderate and mild saline alkali land in Jiuquan Desert irrigation area[J]. Journal of Animal Science and Veterinary Medicine，2021，40（6）：14-17，20 王志龙，黄卫国，王新强，等. 10种紫花苜蓿在酒泉荒漠灌区中轻度盐碱地生产性能比较研究[J]. 畜牧兽医杂志，2021，40（6）：14-17，20
[2] CHEN C R. Chinese pharmacopoeia dictionary （volume 1）[M]. Shanghai：World Publishing House，1935：896 陈存仁. 中国药学大辞典（上册）[M]. 上海：世界书局，1935：896
[3] BIAN J H，LIU Z Y，LI Z Y，et al. Advances in alfalfa improvement using genetic engineering[J]. Pratacultural Science，2020，37（1）：139-155 边佳辉，刘自扬，李宗英，等. 紫花苜蓿基因工程改良研究进展[J]. 草业科学，2020，37（1）：139-155
[4] ZHANG M，LIU S，LIU Y，et al. Soil moisture variation characteristics of different land use types in the moderate slope sandy area of Loess Hilly Region[J]. Journal of Soil and Water Conservation，2019，33（3）：115-120，128 张敏，刘爽，刘勇，等. 黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征[J]. 水土保持学报，2019，33（3）：115-120，128
[5] ZHANG J Y，ZHANG Z，WANG J，et al. Advances in alfalfa stress resistance breeding[J]. China Herbivore Science，2025，45（2）：80-85 张杰一，张众，王静，等. 紫花苜蓿抗逆育种研究进展[J]. 中国草食动物科学，2025，45（2）：80-85
[6] HOEGGER P J，KILARU S，JAMES T Y，et al. Phylogenetic comparison and classification of laccase and related multicopper oxidase protein sequences[J]. The FEBS Journal，2006，273（10）：2308-2326
[7] LIU Q Q，LUO L，WANG X X，et al. Comprehensive analysis of rice laccase gene （OsLAC） family and ectopic expression of OsLAC10 enhances tolerance to copper stress in Arabidopsis[J]. International Journal of Molecular Sciences，2017，18（2）：209
[8] BERTHET S，DEMONT-CAULET N，POLLET B，et al. Disruption of LACCASE4 and 17 results in tissue-specific alterations to lignification of Arabidopsis thaliana stems[J]. The Plant Cell，2011，23（3）：1124-1137
[9] ZHUO C L，WANG X，DOCAMPO-PALACIOS M，et al. Developmental changes in lignin composition are driven by both monolignol supply and laccase specificity[J]. Science Advances，2022，8（10）：eabm8145
[10] CAI X N，DAVIS E J，BALLIF J，et al. Mutant identification and characterization of the laccase gene family in Arabidopsis[J]. Journal of Experimental Botany，2006，57（11）：2563-2569
[11] XU X，ZHOU Y P，WANG B，et al. Genome-wide identification and characterization of laccase gene family in Citrus sinensis[J]. Gene，2019，689：114-123
[12] NIU Z M，LI G T，HU H Y，et al. A gene that underwent adaptive evolution， LAC2 （LACCASE）， in Populus euphratica improves drought tolerance by improving water transport capacity[J]. Horticulture Research，2021，8：88
[13] XU X，ZHANG Y L，LIANG M G，et al. The Citrus laccase gene CsLAC18 contributes to cold tolerance[J]. International Journal of Molecular Sciences，2022，23（23）：14509
[14] LI L，YANG K B，WANG S N，et al. Genome-wide analysis of laccase genes in moso bamboo highlights PeLAC10 involved in lignin biosynthesis and in response to abiotic stresses[J]. Plant Cell Reports，2020，39（6）：751-763
[15] ZHUANG Y，ZUO D Q，TAO Y H，et al. Laccase3-based extracellular domain provides possible positional information for directing Casparian strip formation in Arabidopsis[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2020，117（27）：15400-15402
[16] BAI Y S，ZHOU J J，TANG Y L. Plant laccases and their roles in plant growth and development[J]. Chinese Bulletin of Life Sciences，2022，34（9）：1135-1144 白永生，周嘉杰，唐玉林. 植物漆酶及其在植物生长发育中的作用[J]. 生命科学，2022，34（9）：1135-1144
[17] ZHAO J Y，LI X Y，ZHU H S，et al. Seed germination and plant regeneration system optimization of Medicago sativa ‘Pianguan’[J]. Acta Agrestia Sinica，2020，28（4）：947-955 赵娇阳，李小艳，朱慧森，等. 偏关苜蓿种子萌发及植株再生体系优化[J]. 草地学报，2020，28（4）：947-955
[18] SHEN C，DU H L，CHEN Z，et al. The chromosome-level genome sequence of the autotetraploid alfalfa and resequencing of core germplasms provide genomic resources for alfalfa research[J]. Molecular Plant，2020，13（9）：1250-1261
[19] LONG R C，ZHANG F，ZHANG Z W，et al. Genome assembly of alfalfa cultivar Zhongmu-4 and identification of SNPs associated with agronomic traits[J]. Genomics， Proteomics & Bioinformatics，2022，20（1）：14-28
[20] LIVAK K J，SCHMITTGEN T D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2^-ΔΔCt Method[J]. Methods，2001，25（4）：402-408
[21] GIARDINA P，FARACO V，PEZZELLA C，et al. Laccases： a never-ending story[J]. Cellular and Molecular Life Sciences，2010，67（3）：369-385
[22] MOT A C，SILAGHI-DUMITRESCU R. Laccases： complex architectures for one-electron oxidations[J]. Biochemistry（Moscow），2012，77（12）：1395-1407
[23] MUNK L，SITARZ A K，KALYANI D C，et al. Can laccases catalyze bond cleavage in lignin？[J]. Biotechnology Advances，2015，33（1）：13-24
[24] TIAN Q L，LIN Y L，ZHENG Q Y，et al. Cloning and expression analyses of DlLac7 in Dimocarpus longan[J]. Journal of Fruit Science，2016，33（10）：1185-1193 田奇琳，林玉玲，郑庆游，等. 龙眼DlLac7的克隆及其表达调控分析[J]. 果树学报，2016，33（10）：1185-1193
[25] HOFFMANN N，BENSKE A，BETZ H，et al. Laccases and peroxidases co-localize in lignified secondary cell walls throughout stem development[J]. Plant Physiology，2020，184（2）：806-822
[26] PERKINS M L，SCHUETZ M，UNDA F，et al. Dwarfism of high-monolignol Arabidopsis plants is rescued by ectopic LACCASE overexpression[J]. Plant Direct，2020，4（9）：e00265
[27] ZHANG S C，JU C L，WANG X J. Arabidopsis laccase gene AtLAC4 regulates plant growth and responses to abiotic stress[J]. Chinese Bulletin of Botany，2012，47（4）：357-365 张盛春，鞠常亮，王小菁. 拟南芥漆酶基因AtLAC4参与生长及非生物胁迫响应[J]. 植物学报，2012，47（4）：357-365
[28] ZHAO X Y，PANG M L，ZHAO Q，et al. Cloning and expression analysis of tomato LeLAC^miR397 gene[J]. Acta Horticulturae Sinica，2015，42（7）：1285-1298 赵先炎，庞明利，赵强，等. 番茄漆酶基因LeLAC^miR397的克隆与表达分析[J]. 园艺学报，2015，42（7）：1285-1298
[29] LIANG M，HAROLDSEN V，CAI X N，et al. Expression of a putative laccase gene， ZmLAC1， in maize primary roots under stress[J]. Plant， Cell & Environment，2006，29（5）：746-753
[30] BAI Y，ALI S，LIU S，et al. Characterization of plant laccase genes and their functions[J]. Gene，2023，852：147060
[31] GU M Z. Identification of laccase genes from Poncirus trifoliata under salt stress and regulation by exogenous methyl jasmonate[D]. Yangzhou：Yangzhou University，2023：33 顾铭洲. 盐胁迫下枳漆酶基因的鉴定及外源茉莉酸甲酯的调节作用研究[D]. 扬州：扬州大学，2023：33
[32] CHENG T，REN C Y，XU J H，et al. Genome-wide analysis of the common bean （Phaseolus vulgaris） laccase gene family and its functions in response to abiotic stress[J]. BMC Plant Biology，2024，24（1）：688
[33] TURLAPATI P V，KIM K W，DAVIN L B，et al. The laccase multigene family in Arabidopsis thaliana： towards addressing the mystery of their gene function（s）[J]. Planta，2011，233（3）：439-470

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[1]	何彩, 刘源, 晋敏, 吴媛, 王素桢, 胡芳. 沙木蓼MYB-related基因家族的鉴定及其响应干旱胁迫的表达模式研究[J]. 草地学报, 2026, 34(6): 2012-2021.
[2]	徐艺, 王婷, 郭玉朋, 苗兴芬, 郑霞, 石鹏君. ‘公农1号’苜蓿不同组织和涝害胁迫下内参基因的筛选评价[J]. 草地学报, 2026, 34(4): 1146-1157.
[3]	马诗睿, 于正发, 喻启坤, 于瑞, 朱莉莉, 张志扬, 李培英. 狗牙根WRKY基因家族鉴定及碱性盐胁迫下表达分析[J]. 草地学报, 2026, 34(2): 456-468.
[4]	李迪娜, 王凯, 陶佳丽, 许涛, 李青秀, 朱慧森, 岑慧芳. 偏关苜蓿MsMYB44基因的克隆、亚细胞定位及表达分析[J]. 草地学报, 2026, 34(1): 33-42.
[5]	陈彩锦, 马琳, 包明芳, 蒋庆雪, 张国辉, 张尚沛, 高婷, 刘文辉, 王学敏. WRKY基因家族在植物中的研究进展[J]. 草地学报, 2025, 33(7): 2059-2069.
[6]	龙云飘, 张建禹, 罗丽娟, 刘攀道, 蒋凌雁. 柱花草响应炭疽菌和低磷胁迫的LysM-RLKs成员鉴定及表达模式分析[J]. 草地学报, 2025, 33(4): 1058-1071.
[7]	王之杰, 张万军. 紫花苜蓿MsNF-YB5基因的克隆及表达特性分析[J]. 草地学报, 2025, 33(3): 686-695.
[8]	张丽丽, 蒋旭, 崔婧, 栗亚静, 康俊梅. 紫花苜蓿开花调控基因MsCIB2的克隆及功能验证[J]. 草地学报, 2025, 33(2): 335-350.
[9]	罗李旋, 周涛, 徐倩, 卢蕊, 刘宁芳, 胡龙兴. 美洲狼尾草GATA转录因子家族生物信息学分析[J]. 草地学报, 2025, 33(2): 391-400.
[10]	王雪萍, 王思宁, 祁浩乐, 张然, 李晓霞, 马晖玲. 野牛草BdGH3基因家族鉴定及干旱胁迫下的表达模式分析[J]. 草地学报, 2025, 33(11): 3515-3525.
[11]	王介繁, 李健辉, 张生原, 董笛, 张然, 王思宁, 刘岳含, 李晓霞, 石凤翎. 羊草LcPDS基因的克隆、表达模式分析及亚细胞定位[J]. 草地学报, 2025, 33(11): 3550-3558.
[12]	高守舆, 向清源, 马靖茹, 李钰莹, 夏方山. 非生物胁迫下苗期白羊草荧光定量PCR内参基因的筛选及验证[J]. 草地学报, 2025, 33(11): 3559-3570.
[13]	杨倩, 苏旭, 刘玉萍, 刘涛, 郑莹晖, 靳佳瑞, 张朋辉, 余明君. 沙鞭SnRK2基因家族鉴定及干旱胁迫下表达分析[J]. 草地学报, 2025, 33(10): 3173-3184.
[14]	邹苇鹏, 翟佳兴, 李迪娜, 黄洁琼, 郭康杰, 岑慧芳, 朱慧森, 许涛. 紫花苜蓿NAC基因家族鉴定及在非生物胁迫下的表达模式分析[J]. 草地学报, 2024, 32(8): 2440-2458.
[15]	余明君, 苏丹丹, 苏旭, 陈金元, 刘玉萍, 张雨, 刘涛, 杨倩, 牛富英. 非生物胁迫下黄缨菊实时荧光定量PCR内参基因的筛选与验证[J]. 草地学报, 2024, 32(7): 2028-2038.