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The myc2-PUB22-JAZ4 module plays a crucial role in jasmonate signaling in tomato

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Molecular Plant 2024年第4期17卷 598-613页

作者： Shaofang Wu Chaoyi Hu Changan Zhu Yanfen Fan Jie Zhou Xiaojia Xia Kai Shi Yanhong Zhou Christine H.Foyer Jingquan Yu Department of Horticulture Zijingang CampusZhejiang UniversityHangzhou 310058China Hainan Institute Zhejiang UniversityYazhou Bay Science and Technology CitySanya 572025China College of Horticulture Northwest Agriculture&Forestry UniversityXianyang 712100China School of Biosciences College of Life and Environmental SciencesUniversity of BirminghamEdgbaston B152TTUK Key Laboratory of Horticultural Plants Growth and Development Agricultural Ministry of ChinaZhejiang UniversityHangzhou 310058China

Jasmonates(JAs),a class of lipid-derived stress hormones,play a crucial role across an array of plant physiological processes and stress *** JA signaling is thought to rely predominantly on the degradation of specific JAZ proteins by SCF^(COI1),it remains unclear whether other pathways are involved in the regulation of JAZ protein ***,we report that PUB22,a plant U-box type E3 ubiquitin ligase,plays a critical role in the regulation of plant resistance against Helicoverpa armigera and other JA responses in *** COI1 physically interacts with JAZ1/2/5/7,PUB22 physically interacts with JAZ1/3/4/***22 ubiquitinates JAZ4 to promote its degradation via the 26S proteasome ***,we observed that pub22 mutants showreduced resistance to ***,whereas jaz4 single mutants and jaz1 jaz3 jaz4 jaz6 quadruple mutants have enhanced *** hypersensitivity of pub22 mutants to herbivores could be partially rescued by JAZ4 ***,we found that expression of PUB22 can be transcriptionally activated by myc2,thus forming a positive feedback circuit in JA *** noticed that the PUB22-JAZ4 module also regulates other JA responses,including defense against ***,inhibition of root elongation,and anthocyanin *** together,these results indicate that PUB22 plays a crucial role in plant growth and defense responses,together with COI1-regulated JA signaling,by targeting specific JAZs.

关键词： PUB22 JAZ COI1 myc2 JA signaling Solanum lycopersicum

A Phytochrome B-PIF4-myc2/myc4 module inhibits secondary cell wall thickening in response to shaded light

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Plant Communications 2022年第6期3卷 43-55页

作者： Fang Luo Qian Zhang Hu Xin Hongtao Liu Hongquan Yang Monika SDoblin Antony Bacic Laigeng Li National Key Laboratory of Plant Molecular Genetics CAS Center for Excellence in Molecular Plant SciencesChinese Academy of SciencesShanghai 200032China University of the Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Key Laboratory of Biodiversity Conservation in Southwest State Forestry AdministrationSouthwest Forestry UniversityKunming 650224China College of Life and Environmental Sciences Shanghai Normal UniversityShanghai 200234China La Trobe Institute for Agriculture and Food School of AgricultureBiomedicine and EnvironmentDepartment of AnimalPlant and Soil SciencesAgriBioLa Trobe UniversityBundooraVIC 3086Australia Sino-Australia Plant Cell Wall Research Centre State Key Laboratory of Subtropical SilvicultureSchool of Forestry and BiotechnologyZhejiang A&F UniversityHangzhou 311300China

Secondary cell walls(SCWs)in stem cells provide mechanical strength and structural support for *** thickening varies under different light *** previous study revealed that blue light enhances SCW thickening through the redundant function of myc2 and myc4 directed by CRYPTOCHROME1(CRY1)signaling in fiber cells of the Arabidopsis inflorescence *** this study,we find that the Arabidopsis PHYTOCHROME B mutant phyB displays thinner SCWs in stem fibers,but thicker SCWs are deposited in the PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR(PIF)quadruple mutant pif1pif3pif4pif5(pifq).The shaded light condition with a low ratio of red to far-red light inhibits stem SCW ***4 interacts with myc2 and myc4 to affect their localization in nuclei,and this interaction results in inhibition of the mycs’transactivation activity on the NST1 *** evidence shows that regulation of SCW thickening by PIFs is dependent on myc2/myc4 ***,the results of this study reveal a PHYB-PIF4-myc2/myc4 module that inhibits SCW thickening in fiber cells of the Arabidopsis stem.

关键词： far-red light fiber cell myc2 secondary cell wall xylem

myc2： The Master in Action

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Molecular Plant 2013年第3期6卷 686-703页

作者： Kemal Kazan John M. Manners Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) Plant Industry Queensland Bioscience Precinct Brisbane Queensland 4067 Australia

Jasmonates （JAs） are plant hormones with essential roles in plant defense and development. The basic- helix-loop-helix （bHLH） transcription factor （TF） myc2 has recently emerged as a master regulator of most aspects of the jasmonate （JA） signaling pathway in Arabidopsis. myc2 coordinates JA-mediated defense responses by antagonistically regulating two different branches of the JA signaling pathway that determine resistance to pests and pathogens, respectively. myc2 is required for induced systemic resistance （ISR） triggered by beneficial soil microbes while myc2 function is targeted by pathogens during effector-mediated suppression of innate immunity in roots. Another notable function of myc2 is the regulation of crosstalk between the signaling pathways of JA and those of other phytohormones such as abscisic acid （ABA）, salicylic acid （SA）, gibberellins （GAs）, and auxin （IAA）. myc2 also regulates interactions between JA signaling and light, phytochrome signaling, and the circadian clock, myc2 is involved in JA-regulated plant development, lateral and adventitious root formation, flowering time, and shade avoidance syndrome. Related bHLH TFs myc3 and myc4 also regulate both overlapping and distinct myc2-regulated functions in Arabidopsis while myc2 orthologs act as ＇master switches＇ that regulate JA-mediated biosynthesis of secondary metabolites. Here, we briefly review recent studies that revealed mechanistic new insights into the mode of action of this versatile TF.

关键词： ABA auxin DELLAs gibberellin hormonal crosstalk jasmonate JAZ proteins light signaling MED25 myc2 plant defense phytochrome Pseudomonas syringae salicylic acid.

北柴胡myc2转录因子的克隆及茉莉酸诱导的调控分析

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植物生理学报 2021年第2期57卷 439-450页

作者：王晨安立成李剑超戚文涛罗容张夏楠刘长利首都医科大学中医药学院北京100069 中医络病研究北京重点实验室北京100069

髓细胞组织增生蛋白(myc2)转录因子属于碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子家族,可以调控植物萜类次生代谢产物的合成。本研究首次从北柴胡毛状根中成功克隆一条myc2转录因子全长基因序列,命名为Bcmyc2,共2103 bp,开放阅读框长为2055 bp,编... 详细信息

髓细胞组织增生蛋白(myc2)转录因子属于碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子家族,可以调控植物萜类次生代谢产物的合成。本研究首次从北柴胡毛状根中成功克隆一条myc2转录因子全长基因序列,命名为Bcmyc2,共2103 bp,开放阅读框长为2055 bp,编码684个氨基酸。生物信息学分析表明其与可可(Theobroma cacao)、蓖麻(Ricinus communis)等myc2蛋白同源性较高;bHLH转录因子家族的系统进化树显示其与myc2蛋白家族归为一类。组织特异性表达分析发现,Bcmyc2基因在茎、叶中表达量较高,在根中表达量最低。使用不同浓度的茉莉酸甲酯诱导北柴胡毛状根,显示Bcmyc2受茉莉酸信号调节,毛状根中柴胡皂苷合成途径的关键酶基因及柴胡皂苷含量有明显提高。本研究为进一步验证Bcmyc2转录因子对柴胡皂苷生物合成途径的调控功能奠定基础。

关键词：北柴胡转录因子 myc2 柴胡皂苷茉莉酸甲酯

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香鳞毛蕨myc2基因的克隆及功能分析

香鳞毛蕨MYC2基因的克隆及功能分析

作者：赵宗宝东北农业大学

学位级别：硕士

香鳞毛蕨[Dryopteris fragrans(L.)Schott]是生长在高寒地区的一种鳞毛蕨科鳞毛蕨属植物,在民间,用香鳞毛蕨叶片来治疗皮肤病已具有几十年的历史,香鳞毛蕨作为一种野生药用资源植物,具有重要的应用前景。近年来研究表明,香鳞毛蕨中具有... 详细信息

香鳞毛蕨[Dryopteris fragrans(L.)Schott]是生长在高寒地区的一种鳞毛蕨科鳞毛蕨属植物,在民间,用香鳞毛蕨叶片来治疗皮肤病已具有几十年的历史,香鳞毛蕨作为一种野生药用资源植物,具有重要的应用前景。近年来研究表明,香鳞毛蕨中具有酚类、萜类等多种化合物。本实验室前期的工作已经证明,香鳞毛蕨的萜类代谢产物具有抑菌和抗肿瘤等功效。但目前关于蕨类植物的萜类代谢途径还未见报道。因此,对香鳞毛蕨及其萜类代谢通路的研究具有重大意义。植物中萜类物质的生物合成在很大程度上受到昆虫或微生物诱导。生产实践中,经常采用外源施加茉莉酸类物质,来模拟昆虫与真菌病害以诱导植物的间接防御反应来研究萜类代谢产物的积累。myc2是植物响应茉莉酸类代谢通路中重要的转录因子,在调控植物体积累萜类物质等次生代谢产物和诱导植物防御反应中具有重要的作用。因此,本研究以茉莉酸类激素JAs作为外源激素处理香鳞毛蕨叶片,调控香鳞毛蕨myc2转录因子的表达,并通过香鳞毛蕨myc2在拟南芥中的异源表达来探究香鳞毛蕨萜类代谢途径。本文主要的试验结果如下:1.从试验室之前获得的香鳞毛蕨全株系转录组数据库中找到注释为myc2基因的片段。从4个基因片段中筛选出一个作为香鳞毛蕨myc2基因的核心片段。基于核心片段序列,通过RACE技术,克隆获得基因全长3130bp,开放阅读框2496bp,将其命名为Dfmyc2,在NCBI上的基因登录号为MK193871。2.选取香鳞毛蕨根、根状茎、叶柄及叶片对Dfmyc2基因进行表达量分析,结果显示其在叶片中表达量最高,叶柄表达量其次,在根和根状茎中表达量最低。之后选用MeJA对香鳞毛蕨进行外源处理,结果显示,香鳞毛蕨myc2基因在MeJA处理后随时间变化表达量先升高后降低。3.运用生物信息学技术分析并预测香鳞毛蕨myc2蛋白的一级结构、二级结构、三级结构等信息。结果发现香鳞毛蕨myc2蛋白编码831个氨基酸,包含三种二级结构类型,存在信号肽,属于分泌型蛋白,不存在卷曲结构和信号肽。4.构建植物表达载体对拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型植株(哥伦比亚生态型Col-0)进行遗传转化,获得Dfmyc2基因过表达植株,观察其表型,发现过表达植株要比同期的野生型植株生长更茂盛,说明Dfmyc2基因表达能够促进拟南芥植株的生长;过表达植株叶柄上的表皮毛数量明显多于野生型植株,且在过表达拟南芥植株中倍半萜合酶基因TPS11和TPS21表达量升高,证明Dfmyc2基因在拟南芥中同样能够促进倍半萜合酶基因的表达。5.通过CRISPR/Cas9技术获得拟南芥Atmyc2基因缺失型植株,对其进行筛选并观察表型。结果显示Atmyc2基因缺失型植株要比同期的野生型拟南芥生长更慢且叶柄上的表皮毛数量明显减少,且缺失型植株中倍半萜合酶基因TPS11和TPS21表达量明显降低,说明Atmyc2基因不仅影响拟南芥植株生长和表皮毛发育,还影响倍半萜合酶基因的表达。6.将Dfmyc2基因转入到Atmyc2缺失型纯合体,获得Dfmyc2互补Atmyc2缺失型拟南芥。结果发现,互补型植株TPS11和TPS21基因表达量比缺失型植株略有升高,但比野生型低,植株大小和表皮毛数量与野生型植株没有明显差异,说明Dfmyc2基因和Atmyc2基因在植物生长、表皮毛发育和影响倍半萜代谢积累的相关功能上有相似之处。7.将Dfmyc2基因转入到本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中进行亚细胞定位分析,结果发现Dfmyc2基因主要在细胞核中表达。

关键词：香鳞毛蕨 myc2 MeJA 表达分析

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葡萄myc2提高碱性盐耐性的分子机制

葡萄MYC2提高碱性盐耐性的分子机制

作者：曹晓蕾山东农业大学

学位级别：硕士

碱性盐胁迫严重影响葡萄正常生长。Me JA是茉莉酸衍生物,同时也是一种常见的激素和信号分子,普遍存在于植物体内。Me JA可以缓解盐、干旱和低温等非生物胁迫对植物造成的伤害,myc2为JA信号途径的核心转录因子,但Me JA能否提高葡萄碱性... 详细信息

碱性盐胁迫严重影响葡萄正常生长。Me JA是茉莉酸衍生物,同时也是一种常见的激素和信号分子,普遍存在于植物体内。Me JA可以缓解盐、干旱和低温等非生物胁迫对植物造成的伤害,myc2为JA信号途径的核心转录因子,但Me JA能否提高葡萄碱性盐胁迫耐性以及myc2响应盐碱胁迫的分子机制尚未清楚。本研究以‘A17’葡萄为试材,探究了Me JA缓解碱性盐胁迫的作用与myc2响应盐碱胁迫的分子机制。主要研究结果如下:1.碱性盐胁迫下外源Me JA处理提高了葡萄叶片叶绿素荧光参数、根系活力、SOD和POD酶活性,降低了葡萄根系的相对电导率和MDA含量,其中以20μmol/L Me JA处理缓解碳酸氢钠(Na HCO)胁迫效果最为显著。此外20μmol/L Me JA处理有助于维持碱性盐胁迫下氧化还原对比值(As A/DHA、GSH/GSSG、NAD(P)H/NAD(P)),即维持氧化还原系统平衡,从而提高葡萄耐碱性盐胁迫的能力。2.碱性盐胁迫下外源Me JA处理短时间内可提高葡萄根系有机酸含量及分泌。处理12 h时,根系草酸(OA)和乙酸(AC)含量与Na HCO处理相比显著提高,分别为16.14%和62.93%;在分泌液中OA含量小幅度增加,是Na HCO处理组的1.10倍。Na HCO胁迫下同时施用Me JA后,根系OA和AC的含量和分泌量始终高于Na HCO处理组水平。此外,溴甲酚紫显色实验也表明Na HCO胁迫下施用Me JA能提高葡萄根系有机酸分泌水平。3.生物信息学分析表明,myc2基因长度为1545 bp,ORF的长度是1494 bp,可编码497个对应氨基酸;myc2包含b HLH结构域,可识别E-box、G-box元件;myc2亚细胞定位于细胞核;系统进化树分析表明,与myc2同源性最高的同源蛋白来自于拟南芥。4.表达模式分析表明,myc2不仅受Na HCO诱导,还受Na Cl和p H胁迫诱导,同时响应Me JA和ABA;该基因主要在根中表达,在其他部位相对表达量较低;在根中该基因相对表达量呈先增加后降低趋势,在12 h表达水平最高,为对照的100倍左右。***2过表达可提高葡萄愈伤组织和拟南芥盐碱耐性。myc2过表达拟南芥在盐、碱处理下,其种子萌发率和根系长度均明显大于野生型,萌发率分别是对照的2.13和1.99倍,根长分别是对照的3.66和3.76倍。转基因愈伤在盐碱胁迫下能保持基本活性,颜色与对照MS板内无明显差异;盐、碱胁迫下,鲜重分别是野生型愈伤的1.60、1.61倍;SOD酶活性分别比野生型愈伤提高73.83%、43.96%;POD酶活性分别比野生型愈伤提高50.15%、43.62%。

关键词：葡萄 MeJA 碱性盐胁迫 myc2 过量表达

转录因子myc2对金铁锁三萜皂苷合成的调控研究

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转录因子MYC2对金铁锁三萜皂苷合成的调控研究

作者：蒋乐晓云南中医学院

学位级别：硕士

金铁锁Psammosilene tunicoides是石竹科金铁锁属的单种属植物,为国家二级保护植物,是“云南白药”的主要组成药材之一,其主要成分为齐墩果烷型的五环三萜皂苷。由于金铁锁三萜皂苷结构复杂,人工合成困难,且其天然资源来源受限,急需寻... 详细信息

金铁锁Psammosilene tunicoides是石竹科金铁锁属的单种属植物,为国家二级保护植物,是“云南白药”的主要组成药材之一,其主要成分为齐墩果烷型的五环三萜皂苷。由于金铁锁三萜皂苷结构复杂,人工合成困难,且其天然资源来源受限,急需寻找合成该资源的新途径。通过对金铁锁三萜皂苷生物合成途径关键酶基因的调控研究,利用基因工程技术对金铁锁三萜皂苷进行体外合成,是获得大量金铁锁三萜皂苷的新途径。本研究采用酵母双杂的方法验证转录因子myc2与金铁锁三萜皂苷合成途径上3个关键酶的相互关系。采用TA克隆、直接构建融合表达载体及无缝克隆的方法构建重组质粒;采用实时荧光定量PCR的方法检测Ptβ-AS、PtSE1、PtSE2、Ptmyc2基因在经茉莉酸甲酯处理后0h、2h、12h、24h后基因表达量的变化。基于课题组前期获得的转录组测序结果,从大量转录本中筛选出被注释为β-AS、SE1、SE2和myc2的基因,针对酵母双杂诱饵蛋白的构建要求,对转录本及所获得序列进行生物信息学分析,同时根据转录本序列,设计各基因的全长扩增引物。采用TA克隆的方法,获得了pGADT7-Ptβ-AS和pGADT7-PtSE1两个猎物融合表达载体。Ptβ-AS全长为2715bp,具有完整的ORF,2283bp,预测为非跨膜蛋白、非分泌蛋白,不适合构建诱饵蛋白;PtSE1基因全长为1855bp,具有完整ORF,1467bp,为非跨膜蛋白,非分泌蛋白,可用于构建诱饵蛋白。采用直接构建融合表达载体的方法,获得了pGBKT7-PtSE1和pGBKT7-PtSE2两个诱饵融合表达载体,以及pGADT7-PtSE2一个猎物融合表达载体。PtSE2全长1931bp,具有完整ORF,1566bp,为非分泌蛋白,但为跨膜蛋白,故不符合构建诱饵蛋白的要求。采用无缝克隆的方法获得了pGBKT7-Ptmyc2和pGADT7-Ptmyc2两个融合表达载体,Ptmyc2为首次从金铁锁中克隆得到,克隆所得的Ptmyc2基因全长为1932bp,具有完整ORF1716bp,编码571个氨基酸,为非跨膜蛋白,非分泌蛋白,可用于构建诱饵蛋白。采用实时荧光定量PCR的方法检测myc2、SE1、SE2、β-AS基因在经茉莉酸甲酯处理后的基因表达量变化,用MeJA处理2h以后,各基因的相对表达量均较空白组下降;12h后β-AS、SE1与SE2均有不同程度的表达量回升,只有myc2还在下降;24h后,四个基因的相对表达量均有不同程度的上升,表明MeJA的处理时间对基因的相对表达量有一定影响。经过酵母双杂实验验证,PtSE1蛋白与Ptmyc2蛋白可能不存在互作的关系。

关键词： myc2 酵母双杂生物信息学分析实时荧光定量PCR 金铁锁三萜皂苷

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丹参转录因子myc2基因的克隆及功能研究

丹参转录因子MYC2基因的克隆及功能研究

作者：周文平陕西师范大学

学位级别：硕士

myc2是茉莉酸(Jasmonate, JA)途径中的核心转录因子,属于bHLH类转录因子家族,在植物防御反应、次生代谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用。近年来,从拟南芥、番茄、烟草、长春花等多种植物中克隆出了myc2基因,并对其与次生代谢... 详细信息

myc2是茉莉酸(Jasmonate, JA)途径中的核心转录因子,属于bHLH类转录因子家族,在植物防御反应、次生代谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用。近年来,从拟南芥、番茄、烟草、长春花等多种植物中克隆出了myc2基因,并对其与次生代谢产物合成的关系进行了相关研究。如,在拟南芥中,myc2可以通过正调控MYB75、EGL3等基因的表达影响黄酮类的生物合成;烟草中尼古丁的生物合成也需要Ntmyc2的参与;长春花myc2干涉株系中长春花碱及水苷草碱的含量都明显下降。丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)是我国著名的常用大宗药材,药用部位为其干燥根及根茎,为唇形科多年生草本植物。丹参的有效成分主要分为水溶性酚酸类和脂溶性丹参酮类两大类化合物,具有保护血管内皮细胞、抗心律失常、抗动脉粥样硬化、改善微循环、保护心肌、增加冠脉流量以及保护肝细胞等作用。近年来,丹参作为植物次生代谢途径研究的理想材料,被誉为“模式药用植物”。本实验从丹参中克隆到myc2基因,并对其调控丹参次生代谢产物的功能进行了初步研究,为深入了解丹参次生代谢调控的分子机制奠定了一定的基础。本实验主要研究内容与结果如下：1.根据实验室建立的丹参转录组数据库和基因组Survey,从丹参中克隆获得含有1809 bp完整开放读码框(open reading frame, ORF)的myc2编码序列及其上游1500 bp的启动子区,命名为Smmyc2、该基因所编码的氨基酸与其他物种的myc2具有较高同源性。Real-time PCR结果显示：Smmyc2在根、茎、叶、花中均有表达,根和茎中表达量较高。PlantCARE软件分析显示其启动子区包含有多种激素及胁迫相¨关顺式作用元件。Real-time PCR结果表明,Smmyc2的表达受茉莉酸甲酯、机械伤害、脱落酸、赤霉素和光等多种因素的诱导。2.利用GATEWAY技术成功构建Smmyc2过表达载体pEarlyGate 201-Smmyc2。通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法转化丹参幼嫩叶片,在选择培养基上筛选获得28株具有卡那抗性的转基因丹参株系(OEMs)。进一步在DNA和RNA水平鉴定丹参转基因株系,选取Smmyc2表达量较高的3个转化株系(OEM-2、OEM-3、OEM-14)进行总酚、总黄酮含量的检测,结果显示：过表达Smmyc2的转基因株系中,总酚、总黄酮含量都显著升高,分别是对照的1.7～3.5倍、1.2～2.4倍。3.利用HPLC检测继代培养2个月的Smmyc2过表达的转基因株系中酚酸类(迷迭香酸、丹酚酸B)以及丹参酮类(丹参酮Ⅰ、隐丹参酮)含量,结果表明：与对照株系相比,OEMs转基因株系根中迷迭香酸和丹酚酸B含量均为上升趋势,其中OEM-3株系中迷迭香酸和丹酚酸B含量上调最为显著,分别是对照的199.0、33.8倍,而OEM-14上升幅度相对较小,两种成分分别为对照的12.5、2.4倍;但是OEMs转基因株系根中丹参酮Ⅰ、隐丹参酮的含量与对照相比没有显著性差异。进一步通过实时荧光定量PCR的方法分析丹参过表达株系中酚酸类、类黄酮、木质素生物合成途径上游的关键酶基因的表达量变化,结果表明：OEMs过表达株系中酚酸类合成途径上的相关基因(TAT、PAL1、C4H等)及迷迭香酸合成途径上的RAS1表达量显著上调,而类黄酮途径基因(CHS、F3’H、FLS等)、木质素途径基因(CCR、COMT)的表达量与对照相比没有显著性差异。4.首次试图通过CRISPRas9基因编辑技术敲除丹参中的Smmyc2基因,设计Smmyc2上的序列连接到Cas9/gRNA植物表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转染幼嫩丹参叶片,共获得25个转基因抗性株系。PCR技术从DNA水平检测,其中20个株系的基因组上整合了外源片段,进一步通过测序检测转基因株系中Smmyc2的突变情况。结果显示：虽然部分转基因株系中Smmyc2发生了碱基突变,但在我们设计的位置附近均没有发生突变或移码突变,说明Cas9/gRNA植物表达载体还不能有效地用于丹参的基因编辑。本研究得出的结论可为进一步探究Smmyc2基因在丹参中的功能奠定一定的基础,为明确Smmyc2基因在丹参次生代谢通路中的调控作用提供了参考依据。

关键词：丹参 myc2 CRSPRCas9 次生代谢

百合myc2转录因子在花香形成中的作用研究

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百合MYC2转录因子在花香形成中的作用研究

作者：王红华南农业大学

学位级别：硕士

‘西伯利亚’百合(Lilium‘Siberia’),有着洁白的花瓣和浓郁迷人的芳香,其花型态优美且花色丰富,在国际切花市场很受欢迎。‘西伯利亚’百合作为本实验研究材料,通过RT-PCR、GFP亚细胞定位、瞬时过表达、BSMV病毒沉默、荧光定量PCR、... 详细信息

‘西伯利亚’百合(Lilium‘Siberia’),有着洁白的花瓣和浓郁迷人的芳香,其花型态优美且花色丰富,在国际切花市场很受欢迎。‘西伯利亚’百合作为本实验研究材料,通过RT-PCR、GFP亚细胞定位、瞬时过表达、BSMV病毒沉默、荧光定量PCR、酵母双杂交(Yeast-two hybrid)和GC-MS等方法,研究了百合Lomyc2转录因子在花香物质形成中的作用以及与Lo MYBs的互作关系。主要研究结果如下:1.采用RT-PCR技术,从百合花瓣中克隆了的Lomyc2基因,该基因c DNA长度为2115bp,编码704个氨基酸(aa),Lomyc2是亲水蛋白,分子量为76.6k Da,等电点(p I)为5.29。Lomyc2在N端有一个b HLH结构域和在C端有三个HLH结构域,属于myc转录因子家族。进化树和氨基酸比对结果显示,Lomyc2与单子叶植物菠萝(Ananas comosus)和铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)的myc2同源性最高。2.采用RT-qPCR分析了Lomyc2的时空表达规律。结果表明Lomyc2在萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊、叶片、地上茎、鳞茎和根中均有表达,但雌蕊中表达量最高,其次是花瓣和地上茎,而根中表达量最低。Lomyc2的表达与开花进程不完全一致,花蕾到初开期Lomyc2表达量增高,半开期降到最低值,在盛开期到衰败期时表达量再次升高到达最大值。3.对Lomyc2的亚细胞定位进行预测,在501-511有核定位信号PRPRKRGRKP,推测其定位在细胞核。进一步构建了Lomyc2的GFP融合表达载体,通过根癌农杆菌介导瞬时转化洋葱表皮细胞,并用细胞核染料DAPI染色,以空载p35S-GFP为阴性对照,只有细胞核呈现绿色荧光信号,证明Lomyc2定位于细胞核。4.构建Lomyc2的植物病毒沉默载体,通过携带Lomyc2重组载体的根癌农杆菌侵染‘西伯利亚’百合花瓣和萼片进行瞬时干涉。结果表明,Lomyc2表达量下降47.33%,Lo MYB1下降46.04%,Lo MYB2下降43.85%,Lo MYB3下降71.08%,Lo AAT下降35.15%,Lo TPS下降19.38%;用GC-MS对花瓣进行测气分析,罗勒烯含量下降57%,沉香醇下降79.36%,苯甲酸甲酯下降73.15%。5.构建Lomyc2的植物过表达载体,通过携带Lomyc2的过表达载体的根癌农杆菌侵染‘西伯利亚’百合进行瞬时表达。结果表明过表达Lomyc2后,与对照相比,Lomyc2表达量升高89.27%,Lo MYB1升高119.76%,Lo MYB2升高1.2%,Lo MYB3降低37.16%,Lo TPS升高62.82%,Lo AAT升高4倍。罗勒烯含量增加1.8倍,沉香醇增加1.78倍,苯甲酸甲酯增加1.1倍,别罗勒烯增加3.09倍。6.构建Lomyc2全长酵母双杂交诱饵载体和Lo MYBs全长酵母双杂交捕获载体,酵母双杂交结果表明Lomyc2能够与Lo MYB1、Lo MYB3互作。

关键词：百合花香互作 myc2