安秀紅,厲恩茂,李 敏,李 壯,張修德,程存剛
?
蘋果基因表達(dá)及蛋白互作分析
安秀紅,厲恩茂,李 敏,李 壯,張修德,程存剛
(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所/農(nóng)業(yè)部園藝作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧興城 125100)
【目的】克隆蘋果茉莉酸信號途徑阻遏因子基因,并對其表達(dá)及蛋白互作進(jìn)行分析,為進(jìn)一步研究的功能奠定基礎(chǔ)?!痉椒ā恳訲IFY及Jas功能域?yàn)樘结?,在蘋果基因組中進(jìn)行比對,獲得多個(gè)同源基因,對其中的一個(gè)基因設(shè)計(jì)引物進(jìn)行克??;利用DNAMan軟件對該基因編碼蛋白的分子量、等電點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測;利用SMART在線分析軟件對該蛋白的功能域進(jìn)行分析;利用MEGA5.0對該蛋白與擬南芥JAZ家族蛋白構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹;利用熒光定量PCR分析該基因在蘋果不同組織器官、茉莉酸甲酯及創(chuàng)傷處理下的表達(dá)情況;利用PlantCARE在線軟件分析該基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件;利用酵母雙雜交系統(tǒng)檢測MdJAZ1蛋白的二聚化及其與擬南芥AtCOI1蛋白的互作關(guān)系?!窘Y(jié)果】開放閱讀框?yàn)? 149 bp,編碼382個(gè)氨基酸殘基,其蛋白的分子量為40.536 kDa,等電點(diǎn)9。氨基酸序列分析顯示,該蛋白包含保守的TIFY及Jas結(jié)構(gòu)域;系統(tǒng)發(fā)育樹分析顯示,MdJAZ1蛋白與擬南芥JAZ家族AtJAZ3、AtJAZ4親緣關(guān)系最近;qPCR結(jié)果顯示,在蘋果的根、莖、葉、花及果實(shí)等組織中都有表達(dá),但表達(dá)水平存在明顯差異,其中根中的表達(dá)量最高,果實(shí)中的表達(dá)量最低;該基因還能被茉莉酸甲酯及創(chuàng)傷處理誘導(dǎo)表達(dá),均在1 h內(nèi)達(dá)到最高表達(dá)水平;啟動(dòng)子分析顯示,啟動(dòng)子中包含多個(gè)ABA、乙烯、抗病及逆境脅迫等響應(yīng)元件,此外,還包含多個(gè)MYB結(jié)合位點(diǎn);酵母雙雜交結(jié)果顯示,MdJAZ1蛋白能與其自身相互作用形成同源二聚體,還可與擬南芥中同源性較近的AtJAZ3、AtJAZ4蛋白相互作用形成異源二聚體,并且在冠菌素存在時(shí),MdJAZ1蛋白可與擬南芥F-box蛋白AtCOI1相互作用?!窘Y(jié)論】受茉莉酸甲酯及創(chuàng)傷誘導(dǎo)表達(dá),其蛋白能形成同源及異源二聚體,且在冠菌素存在時(shí)可與AtCOI1互作。
蘋果;茉莉酸;;表達(dá);蛋白互作
【研究意義】茉莉酸(jasmonic acid,JA)是植物重要的信號分子之一,在植物生長發(fā)育、病菌響應(yīng)及多種非生物脅迫等方面均具有重要的作用[1-5]。JASMONATE ZIM DOMAIN(JAZ)家族蛋白不僅是茉莉酸信號途徑的重要組分,同時(shí)也是聯(lián)絡(luò)植物中不同信號途徑的節(jié)點(diǎn)[6],因此,分離蘋果中的,并對其表達(dá)及蛋白互作進(jìn)行分析,對深入研究蘋果JAZ家族基因功能及蘋果茉莉酸信號途徑均具有重要意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的研究最早在模式植物上開展,其信號途經(jīng)中的多個(gè)組分均已被鑒定。編碼F-box蛋白[7],其突變體表現(xiàn)出多種茉莉酸不敏感的表型[8],且編碼蛋白能夠與ASK、CUL1、RBX1形成SCFCOI1蛋白復(fù)合體,該復(fù)合體能夠特異識別茉莉酸的活性物質(zhì)JA-Ile等[9-11]。而SCFCOI1復(fù)合體的靶蛋白JAZ直到2007年才被鑒定出來[12-13]。目前,葡萄、水稻、大豆、玉米等中的逐漸被分離出來[14-17]。屬于TIFY家族成員,該亞家族蛋白包含保守的TIFY和Jas功能域[18]。研究顯示,Jas功能域決定了JAZ蛋白對茉莉酸的響應(yīng)。擬南芥中共包含12個(gè),不同之間功能冗余,、、和突變體以及、的過量表達(dá)植株均沒有明顯的表型[12-13],而過表達(dá)功能域部分或者完全缺失的,轉(zhuǎn)基因植株對茉莉酸的處理部分或者完全不敏感[19-20]。然而,水稻上的研究顯示,過量表達(dá)能夠促進(jìn)轉(zhuǎn)基因植株對鹽及甘露醇脅迫的抗性[14],此外,還能影響水稻谷粒大小及產(chǎn)量[21];玉米中的研究顯示,過量表達(dá)導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因擬南芥對JA、ABA及PEG處理不敏感等[22];大豆中的研究顯示,過量表達(dá)提高植株對鹽堿的抗性[23]。JAZ蛋白能夠與轉(zhuǎn)錄因子相互作用,進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄活性。MYC是茉莉酸信號途徑下游重要的轉(zhuǎn)錄因子,能調(diào)控多個(gè)茉莉酸響應(yīng)基因的表達(dá)[24-27],在低茉莉酸條件下,JAZ與MYC蛋白相互作用,抑制MYC蛋白的轉(zhuǎn)錄活性,從而抑制下游茉莉酸響應(yīng)。當(dāng)植物感受到茉莉酸信號時(shí),JAZ蛋白發(fā)生泛素化降解,釋放MYC蛋白,啟動(dòng)下游茉莉酸響應(yīng)[12-13,28]。此外,JAZ蛋白還能夠與多個(gè)MYB及bHLH蛋白相互作用,參與植物花青苷積累、表皮毛發(fā)育及植物的育性調(diào)控[5,29-30]。JAZ還可與EIN3、DELLA等蛋白相互作用介導(dǎo)茉莉酸信號與乙烯、赤霉素、光信號等之間的相互作用[31-35],因此,JAZ蛋白很可能是聯(lián)絡(luò)茉莉酸信號及其他信號途徑的節(jié)點(diǎn)?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】蘋果中茉莉酸信號途徑的研究尚處于起步階段,參與該信號途徑的大部分基因功能尚未被鑒定,筆者前期已經(jīng)克隆了蘋果中的6個(gè)[30],同時(shí),Li等[36]也對蘋果中的進(jìn)行了分析及命名,基于JAZ蛋白在茉莉酸信號途徑中的重要作用,本研究對前期獲得的蘋果中一個(gè)()進(jìn)行系統(tǒng)研究?!緮M解決的關(guān)鍵問題】利用生物信息學(xué)對的序列特性進(jìn)行分析;利用熒光定量qPCR技術(shù)分析該基因在不同組織器官及茉莉酸、創(chuàng)傷誘導(dǎo)條件下的表達(dá)水平;同時(shí)利用酵母雙雜交鑒定MdJAZ1蛋白的二聚化及與F-box蛋白AtCOI1的相互作用,為進(jìn)一步研究MdJAZ1蛋白的泛素化降解及其在茉莉酸信號途徑中的重要作用奠定基礎(chǔ)。
試驗(yàn)于2013—2015年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所進(jìn)行。
1.1 試材
試驗(yàn)所用材料為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所8年生‘Gala’蘋果樹。分別取‘Gala’蘋果樹的根(新生根系)、莖(一年生枝)、幼葉、開放花及成熟期的著色果實(shí)。所有試材放入液氮中速凍,-70℃超低溫冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>
‘Gala’組培苗為每隔1個(gè)月繼代一次,選取生長狀態(tài)一致的苗進(jìn)行處理。用50 μmol·L-1的茉莉酸甲酯處理組培苗,分別于0、1、3、6、9和12 h取樣,樣品于液氮中速凍,-70℃超低溫冰箱中保存?zhèn)溆?。?chuàng)傷處理:每片葉葉緣約1/5處被鋒利的手術(shù)刀片劃傷,分別于0、1、3、6和9 h取受傷葉片,于液氮中保存。
本試驗(yàn)中使用的大腸桿菌菌株、PCR mix混合液、質(zhì)粒提取試劑盒等購自北京全式金生物技術(shù)有限公司,RNA提取試劑盒為Qiagen產(chǎn)品,反轉(zhuǎn)錄試劑盒、T載體、高保真酶及SYBGreen I等購自大連寶生物工程有限公司,酵母菌株、-Trp/-Leu、-Trp/-Leu/-His/-Ade等為Clontech產(chǎn)品。
1.2 RNA提取及cDNA第一鏈的合成
根據(jù)RNA提取試劑盒RNeasy Plant Mini Kit(Qiagen)的說明書提取植物RNA,然后利用瓊脂糖凝膠電泳及分光光度計(jì)對提取RNA的完整性及濃度進(jìn)行檢測。利用反轉(zhuǎn)錄試劑盒PrimeScript 1st Strand cDNA Synthesis Kit(TaKaRa)反轉(zhuǎn)錄,得到第一鏈cDNA,用于基因的克隆。利用反轉(zhuǎn)錄試劑盒PrimeScript?RT reagent Kit with gDNA Eraser(TaKaRa)對不同組織及處理樣品的RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄,用于熒光定量分析。
1.3 基因克隆
以擬南芥TIFY及Jas功能域?yàn)樘结?,在蘋果基因組中進(jìn)行blast,獲得多個(gè)同源序列,對其中一個(gè)序列進(jìn)行擴(kuò)增,命名為。根據(jù)序列設(shè)計(jì)特異引物進(jìn)行擴(kuò)增,PCR反應(yīng)程序?yàn)椋?5℃預(yù)變性5 min;95℃ 35 s,55℃ 35 s,72℃ 50 s,28個(gè)循環(huán);72℃延伸10 min;4℃保存。PCR產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳,切下目的條帶進(jìn)行回收,回收產(chǎn)物連接到克隆載體T,之后轉(zhuǎn)化大腸桿菌,把篩選得到的陽性克隆送樣進(jìn)行測序。
1.4 生物信息學(xué)分析
利用DNAMan對MdJAZ1蛋白的等電點(diǎn)、分子量等進(jìn)行預(yù)測;利用SMART在線分析軟件對MdJAZ1蛋白的功能域進(jìn)行分析;利用MEGA5.0軟件對MdJAZ1與擬南芥中的JAZ家族成員進(jìn)行進(jìn)化分析;利用PlantCARE軟件對啟動(dòng)子區(qū)域順式作用元件進(jìn)行分析。
1.5 表達(dá)分析
設(shè)計(jì)引物(表1),擴(kuò)增的3′UTR部分,根據(jù)3′UTR序列設(shè)計(jì)定量引物,以蘋果作為內(nèi)參,對的表達(dá)進(jìn)行熒光定量分析。參照TaKaRa SYBRGreen I的說明書進(jìn)行,反應(yīng)體系共20 μL,包括ddH2O 7 μL,上下游引物各1 μL,cDNA 1 μL,SYBR Solution 10 μL,每個(gè)樣品設(shè)3個(gè)重復(fù)。
1.6 酵母雙雜交
方法參照Clontech說明書進(jìn)行,設(shè)計(jì)酵母雙雜交引物(表1)擴(kuò)增及擬南芥基因、、、,回收PCR產(chǎn)物,連接克隆載體T,轉(zhuǎn)化大腸桿菌,篩選得到陽性克隆。經(jīng)測序確認(rèn)后,提取質(zhì)粒,進(jìn)行雙酶切,分別連接到及中,、、及片段分別連接到中。將重組質(zhì)粒分別轉(zhuǎn)化酵母菌株,以及-共轉(zhuǎn)化的酵母菌為對照,轉(zhuǎn)化后分別涂布在篩選培養(yǎng)基SD/-Trp/-Leu中,30℃倒置培養(yǎng)3d。之后,在SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade篩選培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選。MdJAZ1與AtCOI1蛋白的互作在含有60 μmol·L-1冠菌素的SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade篩選培養(yǎng)基上進(jìn)行檢測。
2.1 蘋果基因克隆及序列分析
以擬南芥TIFY及Jas功能域?yàn)樘结樤谔O果基因組數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比對,獲得多個(gè)同源基因,對其中的一個(gè)同源基因進(jìn)行序列擴(kuò)增,命名為(比對發(fā)現(xiàn),Li等[36]將其命名為)。的ORF長為1 149 bp,編碼382個(gè)氨基酸殘基。DNAMan分析顯示,MdJAZ1蛋白等電點(diǎn)為9,分子量為40.536 kDa。蛋白分析顯示,MdJAZ1蛋白包含兩個(gè)保守的功能域,分別是TIFY功能域及C端的Jas功能域(圖1)。
設(shè)計(jì)3′特異引物F1及F2,分別利用F1+B26,F(xiàn)2+B25兩對引物擴(kuò)增的3′UTR部分,經(jīng)過測序進(jìn)行確定,該基因的3′UTR長度為234 bp。
利用MEGA5.0軟件將該基因編碼蛋白與擬南芥中的JAZ家族成員構(gòu)建進(jìn)化樹。結(jié)果顯示,MdJAZ1蛋白與擬南芥AtJAZ3、AtJAZ4親緣關(guān)系最近(圖2)。
圖2 MdJAZ1蛋白與擬南芥JAZ家族成員進(jìn)化樹分析
2.2的組織表達(dá)分析
熒光定量qPCR結(jié)果顯示,在所檢測蘋果根、莖、葉、花及果實(shí)等不同組織中均有表達(dá),但是表達(dá)存在明顯差異,其中果實(shí)中表達(dá)量最低,花中次之,之后是莖、葉,根中表達(dá)量最高(圖3)。
不同小寫字母表示不同組織中表達(dá)在0.05概率水平的差異顯著性(t-檢驗(yàn))Different lowercase letters indicate significant difference of gene expression in different tissues at 0.05 probability level (t-test)
2.3 茉莉酸甲酯及創(chuàng)傷誘導(dǎo)條件下的表達(dá)分析
模式植物研究顯示,茉莉酸處理短時(shí)間內(nèi)JAZ家族基因表達(dá)明顯上調(diào),為了驗(yàn)證蘋果中的是否也受到茉莉酸誘導(dǎo),檢測了茉莉酸甲酯處理?xiàng)l件下該基因的表達(dá)情況。熒光定量結(jié)果顯示,能夠響應(yīng)茉莉酸甲酯處理,在處理1 h表達(dá)迅速增高,大約為0 h的8倍,3 h時(shí)有所下調(diào),為0 h的4倍左右,之后一直到12 h維持在穩(wěn)定的水平(圖4)。另外,對蘋果組培苗葉片進(jìn)行創(chuàng)傷處理,檢測不同處理時(shí)間內(nèi)的表達(dá),結(jié)果顯示,在創(chuàng)傷處理1 h后表達(dá)明顯上調(diào),為未處理時(shí)的16倍,隨著處理時(shí)間延長,表達(dá)持續(xù)下調(diào)(圖4)。
圖4 MeJA及創(chuàng)傷處理?xiàng)l件下MdJAZ1的表達(dá)
2.4啟動(dòng)子順式作用元件分析
為進(jìn)一步探索的表達(dá)特性,對該基因起始密碼子上游1 500 bp序列進(jìn)行擴(kuò)增。利用在線分析軟件PlantCARE對該基因啟動(dòng)子中存在的順式作用元件進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,該基因啟動(dòng)子中包含胚乳表達(dá)的調(diào)控元件、晝夜節(jié)律調(diào)控元件、植物激素ABA及乙烯響應(yīng)元件、低溫、創(chuàng)傷、抗病及逆境脅迫響應(yīng)元件,此外,還包含多個(gè)MYB結(jié)合位點(diǎn)(表2),暗示表達(dá)也可能受到多種植物激素及低溫、干旱等脅迫的影響。
表2 MdJAZ1啟動(dòng)子順式作用元件分析
2.5 MdJAZ1蛋白互作分析
JAZ家族蛋白能夠通過TIFY功能域相互作用,形成同源及異源二聚體,且這種相互作用是不依賴于茉莉酸信號的,但并不是所有的JAZ蛋白都可以形成同源或異源二聚體[37]。利用酵母雙雜交檢測MdJAZ1蛋白與其自身及擬南芥中同源性較高的JAZ蛋白互作關(guān)系的結(jié)果顯示,MdJAZ1蛋白不僅可與其自身相互作用形成同源二聚體,也可與同源性較近的擬南芥蛋白AtJAZ3及AtJAZ4相互作用形成異源二聚體,但不與AtJAZ9蛋白互作(圖5)。COI1形成的SCFCOI1蛋白復(fù)合體作為茉莉酸信號途徑的受體復(fù)合物,當(dāng)感應(yīng)到茉莉酸信號時(shí),該復(fù)合物結(jié)合JAZ蛋白,通過26S蛋白酶體途徑降解JAZ蛋白,因此檢測了MdJAZ1蛋白與擬南芥AtCOI1蛋白的互作關(guān)系。結(jié)果顯示,僅在冠菌素(茉莉酸活性物質(zhì)的類似物)存在時(shí),AtCOI1蛋白才與MdJAZ1相互作用(圖5)。
不同組合質(zhì)粒共轉(zhuǎn)化酵母菌,酵母菌落分別在-Trp/-Leu和-Trp/-Leu/-His/-Ade培養(yǎng)基上培養(yǎng),X-gal作為染色劑進(jìn)一步對互作蛋白進(jìn)行確認(rèn)
茉莉酸作為植物中不可或缺的一種激素,在植物生長發(fā)育及應(yīng)對生物和非生物脅迫等方面起著至關(guān)重要的作用[1-3]。JAZ蛋白是茉莉酸信號途徑中的一個(gè)重要組分,在茉莉酸信號途徑中起著負(fù)調(diào)控作用[12-13]。JAZ蛋白屬于TIFY大家族,該家族包含JAZs、ZIM、PPD三類成員,他們均包含一個(gè)保守的TIFY功能域[18,38]。本研究中的MdJAZ1蛋白包含保守的TIFY及Jas結(jié)構(gòu)域(圖1),屬于典型的JAZ家族蛋白。系統(tǒng)發(fā)育樹顯示,MdJAZ1蛋白與擬南芥AtJAZ3、AtJAZ4親緣關(guān)系最近(圖2),暗示可能參與蘋果中的茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。
水稻中的研究顯示,不同在不同的組織器官中表達(dá)差異較大,、及等基因在水稻各組織中均有表達(dá),且表達(dá)量都很高,在水稻愈傷及根中表達(dá)較高,而在幼根、幼穗及莖干等組織中表達(dá)較高[14]。玉米中表達(dá)也不同,有的是組成型表達(dá),如等;有的在營養(yǎng)器官中表達(dá)較高,如、等;也有的在生殖器官中表達(dá)較高,如等[39]。Li等[36]對蘋果中的JAZ家族基因也進(jìn)行了分析,其表達(dá)趨勢也不盡一致。本研究中在蘋果的各組織中均有表達(dá),但表達(dá)差異較大,根中表達(dá)量高,而生殖器官成熟果實(shí)中最低(圖3),與Li等[36]研究的同一基因(該文章中命名為)表達(dá)略有差異,這可能與所用材料基因型差異有關(guān)。擬南芥中大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)突變或過表達(dá)正常的,擬南芥并沒有明顯的表型[12-13],而水稻[14,21]、大豆[23]及煙草[40-41]等糧食或經(jīng)濟(jì)作物中過表達(dá)均有明顯表型,且各基因作用不同:水稻和過表達(dá)分別能提高水稻對鹽脅迫的抗性[14]及谷粒的大小、重量等[21];大豆中過表達(dá)能夠改變植株對鹽堿的敏感程度[23];玉米中過表達(dá)導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因擬南芥對JA、ABA及PEG的敏感性發(fā)生變化[22],這可能是在植物進(jìn)化過程中形成功能多樣性的結(jié)果。蘋果是高度進(jìn)化的多年生木本植物,且啟動(dòng)子區(qū)域包含多個(gè)激素及逆境脅迫響應(yīng)元件(表2),Li等[36]研究顯示家族基因能對鹽脅迫、干旱及ABA等多種激素作出響應(yīng),與啟動(dòng)子預(yù)測結(jié)果一致。
TIFY功能域?qū)AZ蛋白的同源及異源互作是必需的,擬南芥共有12個(gè)JAZ蛋白,但僅有JAZ1、JAZ3、JAZ4、JAZ9蛋白既能夠形成同源二聚體,又能相互作用形成異源二聚體,其余僅有個(gè)別蛋白能形成異源二聚體[37]。本研究中MdJAZ1蛋白與AtJAZ3、AtJAZ4關(guān)系最近,互作結(jié)果也類似,既可以與其自身相互作用形成同源二聚體,又可以與親緣關(guān)系較近的AtJAZ3及AtJAZ4形成異源二聚體,但與AtJAZ9不相互作用(圖5),是否MdJAZ1與擬南芥或蘋果中的其他JAZ蛋白相互作用有待進(jìn)一步鑒定。COI1蛋白形成的SCFCOI1復(fù)合體在感應(yīng)到茉莉酸信號時(shí)能夠結(jié)合JAZ蛋白,進(jìn)而使其發(fā)生泛素化降解[12-13]。本研究中檢測了MdJAZ1與擬南芥AtCOI1蛋白的互作關(guān)系,結(jié)果顯示,在沒有茉莉酸信號時(shí),MdJAZ1與AtCOI1蛋白不發(fā)生相互作用,但在添加茉莉酸活性物質(zhì)類似物冠菌素后,MdJAZ1能夠與AtCOI1蛋白互作(圖5),說明MdJAZ1也是SCFCOI1蛋白復(fù)合體的靶蛋白之一。下一步將構(gòu)建原核表達(dá)載體,深入研究MdJAZ1蛋白的泛素化降解。
克隆了蘋果中的JAZ家族基因,ORF長為1 149 bp,編碼382個(gè)氨基酸殘基。DNAMan分析顯示,MdJAZ1蛋白等電點(diǎn)為9,分子量為40.536 kDa。蛋白分析顯示,MdJAZ1蛋白包含兩個(gè)保守的功能域,分別是TIFY功能域及C端的Jas功能域。在蘋果的根中表達(dá)量最高,且受茉莉酸及創(chuàng)傷誘導(dǎo)表達(dá)。MdJAZ1蛋白能夠形成同源及異源二聚體,也可在冠菌素存在時(shí),與F-box蛋白AtCOI1相互作用。
[1] Wasternack C. Jasmonates: an update on biosynthesis, signal transduction and action in plant stress response, growth and development., 2007, 100(4): 681-697.
[2] Bari R, Jones J D. Role of plant hormones in plant defence responses., 2009, 69(4): 473-488.
[3] Reinbothe C, Springer A, Samol I, Reinbothe S. Plant oxylipins: role of jasmonic acid during programmed cell death, defence and leaf senescence., 2009, 276(17): 4666-4681.
[4] Robert-Seilaniantz A, Grant M, Jones J D. Hormone crosstalk in plant disease and defense: more than just jasmonate- salicylate antagonism., 2011, 49: 317-343.
[5] Song S, Qi T, Huang H, Ren Q, Wu D, Chang C, Peng W, Liu Y, Peng J, Xie D. The jasmonate-ZIM domain proteins interact with the R2R3-MYB transcription factors MYB21 and MYB24 to affect jasmonate-regulated stamen development in., 2011, 23(3): 1000-1013.
[6] Wasternack C, Hause B. Jasmonates: biosynthesis, perception, signal transduction and action in plant stress response, growth and development. An update to the 2007 review in Annals of Botany., 2013, 111(6): 1021-1058.
[7] Xie D X, Feys B F James S, Nieto-Rostro M, Turner J G.: angene required for jasmonate-regulated defense and fertility., 1998, 280(5366): 1091-1094.
[8] Feys B J F, Benedetti C E, Penfold C N, Turner J G. Arabidopsis mutants selected for resistance to the phytotoxin coronatine are male sterile, insensitive to methyl jasmonate, and resistant to a bacterial pathogen., 1994, 6(5): 751-759.
[9] Katsir L, Schilmiller A L, Staswick P E, He S Y, Howe G A. COI1 is a critical component of a receptor for jasmonate and the bacterial virulence factor coronatine., 2008, 105(19): 7100-7105.
[10] Xu L, Liu F, Lechner E, Genschik P, Crosby W L, Ma H, Peng W, Huang D, Xie D. The SCFCOI1ubiquitin-ligase complexes are required for jasmonate response in., 2002, 14(8): 1919-1935.
[11] Yan J, Li H, Li S, Yao R, Deng H, Xie Q, Xie D. TheF-box protein CORONATINE INSENSITIVE1 is stabilized by SCFCOI1and degraded via the 26S proteasome pathway., 2013, 25(2): 486-498.
[12] Chini A, Fonseca S, Fernández G, Adie B, Chico J M, Lorenzo O, García-Casado G, López-Vidriero, Lozano F M, Ponce M R, Micol J L, Solano R. The JAZ family of repressors is the missing link in jasmonate signalling., 2007, 448(7154): 666-671.
[13] Thines B, Katsir L, Melotto M, Niu Y, Mandaokar A, Liu G, Nomura K, He S Y, Howe G A, Browse J. JAZ repressor proteins are targets of the SCFCOI1complex during jasmonate signalling., 2007, 448(7154): 661-665.
[14] Ye H Y, Du H, Tang N, Li X H, Xiong L Z. Identification and expression profiling analysis of TIFY family genes involved in stress and phytohormone responses in rice., 2009, 71(3): 291-305.
[15] Zhu D, Bai X, Luo X, Chen Q, Cai H, Ji W, Zhu Y. Identification of wild soybean () TIFY family genes and their expression profiling analysis under bicarbonate stress., 2013, 32(2): 263-272.
[16] Zhang Y C, Gao M, Singer S D, Fei Z J, Wang H, Wang X P. Genome-wide identification and analysis of thegene family in grape., 2013, DOI: 10.1371/journal.pone.0044465.
[17] 吳華. 水稻JAZ家族抗逆相關(guān)基因的鑒定和功能分析[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2015.
Wu H. Characterization and function analysis of rice stress-related JAZ genes [D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2015. (in Chinese)
[18] Vanholme B, Grunewald W, Bateman A, Kohchi T, Gheysen G. The tify family previously known as ZIM., 2007, 12(6): 239-244.
[19] Yan Y X, Stolz S, Chételat A, Reymond P, Pagni M, Dubugnon L, Farmer E E. A downstream mediator in the growth repression limb of the jasmonate pathway., 2007, 19(8): 2470-2483.
[20] Chung H S, Howe G A. A critical role for the TIFY motif in repression of jasmonate signaling by a stabilized splice variant of the JASMONATE ZIM-Domain protein JAZ10 in., 2009, 21(1): 131-145.
[21] Hakata M, Kuroda M, Ohsumi A, Hirose T, Nakamura H, Muramatsu M, Ichikawa H, Yamakawa H. Overexpression of a rice TIFY gene increases grain size through enhanced accumulation of carbohydrates in the stem., 2012, 76(11): 2129-2134.
[22] Zhou X, Yan S, Sun C, Li S, Li J, Xu M, Liu X, Zhang S, Zhao Q, Li Y, Fan Y, Chen R, Wang L. A maize jasmonate zim-domain protein, ZmJAZ14, associates with the JA, ABA, and GA signaling pathways in transgenic., 2015, 10(3): e0121824.
[23] Zhu D, Cai H, Luo X, Bai X, Deyholos M K, Chen Q, Chen C, Ji W, Zhu Y. Over-expression of a novel JAZ family gene from, increases salt and alkali stress tolerance., 2012, 426(2): 273-279.
[24] Lorenzo O, Chico J M, Sanchez-Serrano J J, Solano R.encodes a MYC transcription factor essential to discriminate between different jasmonate-regulated defense responses in., 2004, 16(7): 1938-1950.
[25] Dombrecht B, Xue G P, Sprague S J, Kirkegaard J A, Ross J J, Reid J B, Fitt G P, Sewelam N, Schenk P M, Manners J M, Kazan K. MYC2 differentially modulates diverse jasmonate-dependent functions in., 2007, 19(7): 2225-2245.
[26] Niu Y, Figueroa P, Browes J. Characterization of JAZ- interacting bHLH transcription factors that regulate jasmonate responses in., 2011, 62(6): 2143-2154.
[27] Kazan K, Manners J M. MYC2: the Master in Action., 2013, 6(3): 686-703.
[28] Fernández-Calvo P, Chini A, Fernández-Barbero G, Chico J, Gimenez-Ibanez S, Geerinck J, Eeckhout D, Schweizer F, Godoy M, Franco-Zorrilla J M, Pauwels L, Witters E, Puga M I, Paz-Ares J, Goossens A, Reymond P, De Jaeger G, Roberto S. ThebHLH transcription factors MYC3 and MYC4 are targets of JAZ repressors and act additively with MYC2 in the activation of jasmonate responses., 2011, 23(2): 701-715.
[29] Qi T, Song S, Ren Q, Wu D, Huang H, Chen Y, Fan M, Peng W, Ren C, Xie D. The jasmonate-ZIM-domain proteins interact with the WD-Repeat/bHLH/MYB complexes to regulate jasmonate mediated anthocyanin accumulation and trichome initiation in., 2011, 23(5): 1795-1814.
[30] An X H, Tian Y, Chen K Q, Liu X J, Liu D D, Xie X B, Cheng C G, Cong P H, Hao Y J.andare involved in the regulation of the JA-induced biosynthesis of anthocyanin and proanthocyanidin in apples., 2015, 56(4): 650-662.
[31] Hou X, Lee L Y C, Xia K, Yan Y, Yu H. DELLAs modulate jasmonate signaling via competitive binding to JAZs., 2010, 19(6): 884-894.
[32] Kazan K, Manners J M. JAZ repressors and the orchestration of phyto-hormone crosstalk., 2012, 17(1): 22-31.
[33] Schwechheimer C. Gibberellin signaling in plants–the extended version., 2011, 2: 107.
[34] Yang D L, Yao J, Mei C S, Tong X H, Zeng L J, Li Q, Xiao L T, Sun T P, Deng X W, Lee C, Thomashow M F, Yang Y, He Z, He S. Plant hormone jasmonate prioritizes defense over growth by interfering with gibberellin signaling cascade., 2012, 109(19): E1192-E1200.
[35] Zhu Z, An F, Feng Y, Li P, Xue L, A M, Jiang Z, Kim J, To T K, Li W, Zhang X, Yu Q, Dong Z, Chen W, Seki M, Zhou J M, Guo H. Derepression of ethylene-stabilized transcription factors (EIN3/EIL1) mediates jasmonate and ethylene signaling synergy in., 2011, 108(30): 12539-12544.
[36] Li X Q, Yin X J, Wang H, Li J, Guo C L, Gao H, ZHENG Y, FAN C H, Wang X P. Genome-wide identification and analysis of the apple (×Borkh.) TIFY gene family., 2015, 11(1): 1-13.
[37] Chini A, Fonseca S, Chico J M, Fernández-Calvo P, Solano R. The ZIM domain mediates homo- and heteromeric interactions betweenJAZ proteins., 2009, 59(1): 77-87.
[38] Bai Y, Meng Y, Huang D, Qi Y, Chen M. Origin and evolutionary analysis of the plant-specific TIFY transcription factor family., 2011, 98(2): 128-136.
[39] 孫程. 玉米TIFY家族基因的功能驗(yàn)證[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2013.
Sun C. Identification and characterization of maize (L.)gene of TIFY family [D]. Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2013. (in Chinese)
[40] Oh Y, Baldwin I T, Gális I. NaJAZh regulates a subset of defense responses agains herbivores and spontaneous leaf necrosis inplants., 2012, 159: 769-788.
[41] Oh Y, Baldwin I T, Galis I. A Jasmonate ZIM-domain protein NaJAZd regulates floral jasmonic acid levels and counteracts flower abscission in Nicotiana attenuata Plants., 2013, 8(2): e57868.
(責(zé)任編輯 趙伶俐)
The Gene Expression Assays and Protein Interactions of
AN Xiu-hong, LI En-mao, LI Min, LI Zhuang, Zhang Xiu-de, Cheng Cun-gang
(Institute of Pomology, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Fruit Germplasm Resources Utilization, Ministry of Agriculture, Xingcheng 125100, Liaoning)
【Objective】was isolated from apple which encoded a repressor protein in jasmonate signaling pathway. The expression ofand the interactions of MdJAZ1 with other JAZ proteins or F-box protein were determined in order to lay a foundation for further functional analysis of this gene.【Method】Thewas selected among multiple genes which were obtained through blasting in the apple genome database using the TIFY and Jas domains. The molecular weight and isoelectric point of MdJAZ1 were analyzed by the DNAMan software, and the functional domain was analyzed using the SMART soft. The phylogenetic tree of the proteins, including MdJAZ1 and the JAZ family proteins from, was constructed using the neighbor-joining (NJ) method of MEGA5.0 soft. In addition, the expression ofwas detected in different tissues of apple and with MeJA or wounding treatment using qPCR. The-acting regulatory elements of the promoter ofwere analyzed through PlantCARE database. Finally, the interactions of MdJAZ1 with other JAZ proteins and AtCOI1 were detected through the yeast two-hybrid assays. 【Result】The open reading frame (ORF) ofwas 1 149 bp in length and encoded 382 amino acids. The calculated molecular mass of MdJAZ1 was 40.536 kDa, and the isoelectric point was 9. Sequence analysis showed that MdJAZ1 protein contained the typical TIFY domain and C-terminal Jas domain. The phylogenetic relationship of MdJAZ1 was clustered with theJAZ family members AtJAZ3 and AtJAZ4. qPCR analysis revealed thatwas expressed in all apple tissues, including roots, stems, leaves, flowers and fruits, however, the transcriptional level was significantly different in the detected tissues, with the highest expression in roots and the lowest expression in fruits. In addition,was induced by MeJA and wounding treatments, with the highest expression at 1 h. Promoter analysis showed that there were multiple putative-acting elements which are involved in abscisic acid response, ethylene response, and defense and stress responses; MYB binding sites were also found in the promoter ofgene. The yeast two-hybrid assays showed that MdJAZ1 formed homo- and heterodimers and also interacted with AtCOI1 which encoded a F-box protein in.【Conclusion】was induced by MeJA and wounding treatments. MdJAZ1 protein formed homo- and heterodimers and also interacted with AtCOI1 in the present of coronatine.
apple; jasmonate;; expression; protein interaction
2016-02-03;接受日期:2016-05-02
國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-28)、遼寧省博士啟動(dòng)基金(201501031)、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(0032015019)
安秀紅,Tel:0429-3598126;E-mail:anxiuhong2007@126.com。通信作者程存剛,Tel:0429-3598158;E-mail:ccungang@sohu.com