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Plant Cell&Environment|浙江大学楼永根课题组揭示与茉莉酸盐介导植物防御食草动物相关的长非编码RNA

真核转录组的高通量RNA测序(RNA-seq)揭示了多种非编码RNA,包括短序列小RNA和长链非编码RNA(lnc RNAs)。小的非编码RNA,也称为微小核糖核酸,和小干扰核糖核酸在功能上有很好的特征,而小干扰核糖核酸的功能直到最近才被揭示。一般来说,lncRNA比200 nt长,似乎不编码蛋白质。根据它们在基因组中的起源,lncRNAs被分为长基因间非编码RNAs (lincRNAs)、内含子RNAs (incRNAs)和天然反义转录物(NATs)。lncRNAs的调节作用已在酵母和哺乳动物中得到广泛研究,但对其在植物中的作用知之甚少。

 

植物位于食物链的底部,不断受到食草动物的攻击,其中许多是昆虫。为了生存,植物进化出了复杂的机制来抵御这些攻击者。已知由茉莉酸(JA)介导的植物激素信号通路在许多这些防御反应中起着关键作用。许多与食草动物相关的防御性状受JA信号调节。JAZ是茉莉酸信号的抑制因子,抑制茉莉酸应答转录因子,如bHLHs和MYBs。JAZ降解激活茉莉酸诱导的防御反应的表达,如阻止或毒害特定食草动物或吸引其天敌的次生代谢物和蛋白质的生物合成。除了核心的茉莉酸信号通路,还发现了参与茉莉酸介导的植物防御的其他调节因子。一些WRKY转录因子在被MAPKs磷酸化后,被证明可以调节食草动物化的茉莉酸的生物合成和植物对食草动物的防御。然而,草食动物引发的植物防御信号传导中的许多调节途径仍有待阐明。


近日,浙江大学昆虫研究所楼永根课题组在期刊Plant Cell&Environment发表名为“Long noncoding RNAs associate with jasmonatemediated plant defense against herbivores”的文章,这项研究揭示了lncRNAsJA介导的食草动物抗性中的作用。

文章来源

研究人员通过野生烟草、烟草及其与食草动物的良好相互作用,确定了总共1290个显著上调或下调的lncRNAs,以响应精确的食草动物诱导处理。其中,长基因间非编码RNAs(lincRNAs)最为丰富。根据其表达模式,这些上调的lincRNAs被分为早期(< 1 h)或晚期(> 3 h)应答者。早期响应的lincRNAs具有积累模式,跟踪生物活性茉莉酸(JAs)的食草性猝发和JA信号中调节基因的表达,JA信号调节植物对食草动物的防御。在衰减器中沉默这两种早期应答者(JAL1和JAL3)显著减弱JAs的积累、JA介导的防御物和植物对M. sexta攻击的抗性,表明在调节JA介导的植物防御中的作用。通过对JA缺陷品系的lincRNA测序,发现许多晚期应答的LincRNA受JA信号的转录调控。

食草动物诱导衰减器中lncRNAs的工作模式

食草动物诱导衰减器中lncRNAs的工作模式


这项研究揭示了植物中lncRNAs的一个新功能:lincRNAs可能同时作为食草动物诱导的JA信号和植物防御食草动物的调节剂和效应器。草食动物诱导的lncRNAs的这一特征丰富了我们对植物防御草食动物的调节网络的理解。这种理解也可能为抗食草动物作物的生物技术改良提供有用的资源。尽管不同物种之间的低基因重组体的进化保守性很低,但它们的靶位可能是保守的,如在JA信号传导中。因此,在其他作物中异位表达已鉴定的非转基因作物可能被证明是调整或增强作物对特定食草动物的防御反应的有效策略。


阅读原文

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13952

Plant Cell&Environment|浙江大学楼永根课题组揭示与茉莉酸盐介导植物防御食草动物相关的长非编码RNA
植物位于食物链的底部,不断受到食草动物的攻击,其中许多是昆虫。为了生存,植物进化出了复杂的机制来抵御这些攻击者。已知由茉莉酸(JA)介导的植物激素信号通路在许多这些防御反应中起着关键作用。许多与食草动物相关的防御性状受JA信号调节。JAZ是茉莉酸信号的抑制因子,抑制茉莉酸应答转录因子,如bHLHs和MYBs。JAZ降解激活茉莉酸诱导的防御反应的表达,如阻止或毒害特定食草动物或吸引其天敌的次生代谢物
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实验

服务简介
一、酵母单杂交

酵母单杂交技术是在酵母双杂基础上发展而来的一种研究核酸-蛋白相互作用的工具,被广泛用于研究真核细胞内基因的表达调控,如鉴别DNA结合位点发现潜在的结合蛋白基因、分析DNA结合结构域信息等。

 

 二、酵母双杂交

酵母双杂交及系统是一种鉴定和检测活细胞内蛋白质相互作用的研究方法,是在真核模式生物酵母中进行的,因其具有灵敏性高、功能强大、适用范围广等特点,现已被应用于多个研究领域。分为膜蛋白和核蛋白双杂交。


应用领域
植物:自交不亲和机理研究

病毒:朊蛋白、病毒蛋白相互作用蛋白筛选

信号通路:转录因子、雌激素α受体相互作用蛋白筛选

癌症医学:癌症相关蛋白、凋亡相关蛋白相互作用蛋白筛选

寄生虫医学:毒力因子致病机制研究、半乳糖凝集素互作蛋白筛选

基础原理研究:肌球蛋白、蛋白酶体调节因子相互作用蛋白筛选、受精卵发育

   

项目名称

内容

交付标准

服务周期

酵母双杂文库构建

RNA提取、反转录、 cDNA处理、基因与载体的连接、文库质粒提取、文库产品指标

酵母双杂交文库甘油菌、酵母双杂交文库质粒、文库构建报告、文库构建图片

25个工作日,如需转化酵母延长15个工作日

酵母双杂文库筛选

诱饵质粒构建与活测、与双杂库共转感受态酵母、文库筛选、阳性克隆鉴定、回转验证

完整的筛库流程实验报告、鉴定出的阳性克隆测序

2个月左右

 

订购信息

 

文库构建流程

总RNA提取——mRNA分离——cDNA合成——基因与载体的连接——文库质粒提取——文库产品指标

单/双杂筛选流程

诱饵质粒构建与活测——与单/双杂库共转感受态酵母——文库筛选——阳性克隆鉴定——回转验证——报告整理

 

样品要求
细胞样本:细胞数量大于1×10^7;动物样本:大于1 g;植物样本:大于2 g;总RNA:大于200 µg
筛选服务:客户提供诱饵基因或构建好的诱饵质粒

 案例分析

1载体构建
根据客户提供序列构建 BD 重组载体,进行引物设计和测序验证。
2自激活检测结果

  

                                     pGADT7-LargeT/pGBKT7-p53 为阳性对照

                               pGADT7-LargeT/pGBKT7-LaminC 为阴性对照

实验现象结论

对照菌株在 SD-TL 缺陷平板上都能正常生长,而仅有阳性对照可在 SD-TLHA缺陷平板生长。pGADT7+pGBKT7-ABC 转化子中随机挑选的 6 个菌落在 SD-TLHA 缺陷平板上不能生长,生长状态同阴性对照,因此不存在自激活。

结果:ABC 诱饵克隆没有自激活作用。

3文库筛选

4阳性克隆鉴定

 

      筛库阳性克隆 ADE2 和 HIS3 报告基因检测

编号 1-34 分别是筛到的 34 个初始阳性克隆,编号“+”为阳性对照,编号“-”为阴性对照。

 

在 ADE2 和 HIS3 报告基因的检测结果中,可以看到,阳性对照在SD-TL和SD-TLHA 都能正常生长,而阴性对照由于不会激活 ADE2 和 HIS3 报告基因,在 SD-TL 可以正常生长,但在缺少 Histidine 和 Adenine 这两种成分的 SD-TLHA 平板上不能生长。因此,在34个初始阳性克隆中,除 4、8、26、28、30、32、33、34 号之外均能在SD-TLHA 生长,表明激活了HIS3和ADE2 报告基因。

 

5)回转验证

 

阳性克隆回转验证 His Ade 报告基因检测

 

15 种阳性克隆在SD-TLSD-TLHA 缺陷平板的生长情况。标注“+”为阳性对照,标注“-”为阴性对照。

 

结果显示,15 个阳性克隆中 22 号不能激活 HIS3 ADE2 报告基因;其余均能激活 HIS3 ADE2 报告基因。

 

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