Lumazone植物活體成像助力發(fā)現(xiàn)不結(jié)球白菜耐寒調(diào)控因素

導(dǎo)讀：低溫影響不結(jié)球白菜的品質(zhì)和質(zhì)量。C2H2型鋅指蛋白（C2H2-ZFPs）在各種環(huán)境脅迫中發(fā)揮重要作用。

近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)侯喜林團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《Environmental and Experimental Botany  》中題為“Genome-wide identification of C2H2-ZFPs and functional analysis of BcZAT12 and BcZAT10 under cold stress in non-heading Chinese cabbage ”研究論文，研究人員基于基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)，分析了不結(jié)球白菜（NHCC）C2H2-ZFPs基因家族的染色體分布、理化性質(zhì)、基因進(jìn)化、基序、基因結(jié)構(gòu)和順式作用元件，對(duì)BcZAT12和BcZAT10基因進(jìn)行功能驗(yàn)證。同時(shí)篩選出BcZAT12互作蛋白及其上下游基因，豐富了對(duì)ZAT12基因功能的認(rèn)識(shí)，為研究不結(jié)球白菜的抗寒網(wǎng)路和抗寒機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)。

 

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847223003696

研究背景

研究進(jìn)展

通過(guò)全基因組和轉(zhuǎn)錄組分析相結(jié)合，確定了與寒冷密切相關(guān)的兩個(gè)鋅指蛋白因子BcZAT12和BcZAT10。BcZAT12和BcZAT10定位于細(xì)胞核，并在葉片中高表達(dá)。
 
 

圖1 BcZAT12和BcZATIO的表達(dá)分析和亞細(xì)胞定位

VIGS、瞬時(shí)過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)、qRT-PCR分析表明，BcZAT12和BcZAT10在不結(jié)球白菜抗寒過(guò)程中發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制基因作用，負(fù)調(diào)控不結(jié)球白菜的耐寒性。

圖2 VIGS沉默BcZAT12和BcZATI0增強(qiáng)了NHCCO01的耐寒性

圖3 BcZAT12和BcZAT10的瞬時(shí)過(guò)表達(dá)降低了NHCC001的抗寒性

通過(guò)酵母單雜交、雙熒光素酶測(cè)定等實(shí)驗(yàn)證明了BcZAT12可以直接與BcCBF1啟動(dòng)子上的A（G/C）T-X3-4-A(G/C)T的ACT核心序列結(jié)合并抑制其轉(zhuǎn)錄活性。發(fā)現(xiàn)BcNTL4和BcNAC055可以與BcZAT12啟動(dòng)子上的G-BOX元件結(jié)合，負(fù)向調(diào)控BcZAT12的表達(dá)。 

圖4 BcZAT12結(jié)合BcCBF1啟動(dòng)子并抑制其轉(zhuǎn)錄 

圖5 BcNAC055和BcNTL4分別結(jié)合BcZAT12啟動(dòng)子并抑制其轉(zhuǎn)錄

通過(guò)酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)等分析發(fā)現(xiàn)BcABF2/4可以與BcZAT12相互作用，推測(cè)BcZAT12可能與BcABF2/4相互作用，調(diào)控冷相關(guān)基因的表達(dá)。 

圖6  BcZAT12與BcABF2和BcABF4相互作用

研究方法

實(shí)時(shí)定量PCR（qPCR）、酵母單雜交實(shí)驗(yàn)（Y1H）和酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)（Y2H）、雙分子熒光互補(bǔ)（BiFC）、雙熒光素酶報(bào)告基因（Princeton Instrument，PIXIS1024B）等

研究結(jié)果

研究人員鑒定了不結(jié)球白菜C2H2-ZFPs基因家族，并通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析篩選出冷響應(yīng)基因BcZAT12和BcZAT10。功能分析表明，BcZAT12和BcZAT10均負(fù)調(diào)控不結(jié)球白菜的耐寒性。此外，BcABF2和BcABF4與BcZAT12相互作用，BcNTL4和BcNAC055可以與BcZAT12啟動(dòng)子上的G-BOX元件結(jié)合，負(fù)向調(diào)控BcZAT12的表達(dá)。令人驚訝的是BcZAT12可以直接與BcCBF1啟動(dòng)子上A(G/C)T-X3–4-A(G/C)T 的ACT核心序列結(jié)合并抑制其活性。研究人員推測(cè)不結(jié)球白菜在冷脅迫下存在NAC055/NTL4-ZAT12-CBF1信號(hào)通路。 

圖7 BcZAT12和BcZAT10影響不結(jié)球白菜耐寒性的模型

 

參考資料：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847223003696
Lumazone植物活體成像在本工作中完成了BcABF2和BcABF4與BcZAT12相互作用等驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)中低溫CCD-植物暗箱系統(tǒng)（Lumazone），是由Bio-one成像事業(yè)部提供服務(wù)和售后；
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