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FIPS|浙江大学研究团队利用Y2H技术揭示拟南芥 SMALL AUXIN UP RNA32蛋白调节 ABA 介导的干旱胁迫反应

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-08-05 15:35:49

小生长素上调 RNA (SAUR) 被认为是参与调节非生物胁迫适应性生长的生长素响应基因。在生长限制因素中,缺水条件显着影响植物的生长发育。SAUR 家族成员AtSAUR32的假定功能有可能减少干旱胁迫的负面影响,但在拟南芥中的确切功能和作用方式仍不清楚

浙江大学研究团队在frontiers in plant science发表了一篇名为“The Arabidopsis SMALL AUXIN UP RNA32 Protein Regulates ABA-Mediated Responses to Drought Stress”的文章揭示了拟南芥 SMALL AUXIN UP RNA32 蛋白调节 ABA 介导的干旱胁迫反应。


在目前的研究中,克隆了AtSAUR32基因并对其进行了功能分析。AtSAUR32定位于质膜和细胞核,主要在根中表达,并且在某些时间点受到脱落酸和干旱处理的高度诱导。saur32的气孔关闭和种子萌发相对于AtSAUR32 过表达品系 (OE32-5) 和野生型 (WT),对 ABA 的敏感性较低。此外,与 WT 和 OE32-5 转基因株系相比,干旱胁迫下saur32突变体的离子泄漏增加,而光系统的量子产量和内源性 ABA 积累减少,以及 ABA/胁迫响应基因的表达模式. 此外,酵母双杂交 (Y2H) 和双分子荧光互补 (BiFC) 测定表明 AtSAUR32 与进化枝 A PP2C 蛋白(AtHAI1 和 AtAIP1)相互作用以调节拟南芥中的 ABA 敏感性。总之,这些结果表明AtSAUR32通过介导 ABA 信号转导在干旱胁迫适应中发挥重要作用。


1.1AtSAUR32 - 过表达的拟南芥植物表现出增强的耐旱性

为确定耐旱性,将AtSAUR32 过表达(OE32-5 和 OE32-6)和 WT 植物在正常条件下生长 4 周,然后经受干旱胁迫 15 天,并重新浇水,并在重新浇水后 7 天估算存活率. 结果显示,AtSAUR32过表达株系(OE32-5 和 OE32-6)的存活率显着高于 WT 植物(图 3B))。复水后 7 天,OE32-5 品系的成活率 > 60%,而 OE32-6 品系的成活率为 50%,被筛选出来进行进一步研究。在分离的莲座丛叶中测量蒸腾速率以确定干旱胁迫后的保水程度,发现 OE32-5 的重量损失始终(2-5 小时)显着低于saur32突变体和 WT 植物的叶子(图 3C),表明 OE32-5 植物抗旱性增加可能是由于叶片蒸腾速率降低。此外,ABA 信号通过调节气孔孔径来调节干旱反应。saur32的气孔孔径在 ABA 处理 (10 μM) 后测量 、OE32-5 和 WT 植物叶片。在 ABA 处理 1 h 时,saur32叶片的气孔孔径相对于 WT (0.29) 显着增强 (0.39),而 OE32-5 叶片显示出轻微减少 (0.26)(图 3D)。然而,随着处理时间的增加,saur32的气孔孔径与 WT 和 OE32-5 相比显着增加,分别为 0.41、0.15 和 0.18。这些结果与失水试验一致(图 3C)。

图 3AtSAUR32在干旱胁迫条件下对拟南芥植物的功能丧失和功能获得影响

1.2AtSAUR32 蛋白与 PP2C.A 相互作用

RNA-seq 和表达数据表明,在saur32突变体中显着诱导了 ABA 响应基因HAI1和AIP1(PP2C.A 家族成员)的转录。因此,我们进行了 Y2H 分析以验证潜在的 AtSAUR32 相互作用伙伴。结果表明,含有 AtSAUR32-HAI1 和 AtSAUR32-AIP1 蛋白的酵母菌株在选择培养基 SD/-Leu-Trp-His-Ade 中生长良好,表明蛋白质-蛋白质相互作用强(图 6A)。进一步确认 AtSAUR32 和 PP2C.A 基因(HAI1和AIP1) 相互作用,我们进行了 BiFC 测定。注入黄色荧光蛋白 (YFP) N 端片段的 AtSAUR32 可以与注入 C 端的 AIP1 和 HAI1 共表达,产生 AtSAUR32-2YN+HAI1-2YC 和 AtSAUR32-2YN+AIP1 -2YC 向量。这些载体被共转化到烟草细胞中,产生强烈的荧光信号。共聚焦激光扫描显微镜在细胞核处显示荧光,表明定位到细胞核(图 6B)并确认 AtSAUR32-HAI1 和 AIP1 相互作用发生在体内。Y2H 和 BiFC 结果均表明 AtSAUR32 实际上可以与 AIP1 和 HAI1 蛋白相互作用。

图 6.拟南芥中 AtSAUR32 相互作用蛋白的鉴定及其共定位分析

总之,AtSAUR32转录对外源 ABA 应用敏感,并通过 ABA 信号转导增强抗旱性。生理和形态属性表明AtSAUR32对 ABA 更敏感;然而,在干旱胁迫条件下,与野生型和 OE32-5 植物相比,saur32突变体遭受更严重的影响。因此,AtSAUR32可能积极参与应对干旱条件;然而,进一步的基因分析将有助于证实这些结果。此外,RNA-SEQ和qRT-PCR分析所确定的共同监管防御基因,PP2C.A亚家族成员均明显通过在ABA和干旱诱导saur32相对于 WT。Y2H 和 BiFC 分析显示一些 PP2C.A 蛋白 AHI1 和 AIP1 与 AtSAUR32 相互作用。考虑到拟南芥中的PP2C.A基因可能被认为是ABA信号转导的关键调节因子,而在干旱响应中,发现AtSAUR32通过AHI1和AIP1介导ABA依赖性信号转导。此外,胁迫应答基因发生了改变。总之,这些结果表明AtSAUR32可能通过 ABA 依赖性和非依赖性途径调节耐旱性。 


文献链接:https://doi.org/10.3389/fpls.2021.625493

FIPS|浙江大学研究团队利用Y2H技术揭示拟南芥 SMALL AUXIN UP RNA32蛋白调节 ABA 介导的干旱胁迫反应
小生长素上调 RNA (SAUR) 被认为是参与调节非生物胁迫适应性生长的生长素响应基因。在生长限制因素中,缺水条件显着影响植物的生长发育。SAUR 家族成员AtSAUR32的假定功能有可能减少干旱胁迫的负面影响,但在拟南芥中的确切功能和作用方式仍不清楚。
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