Lumazone植物活体成像助力发现不结球白菜耐寒调控因素

导读：低温影响不结球白菜的品质和质量。C2H2型锌指蛋白（C2H2-ZFPs）在各种环境胁迫中发挥重要作用。

近日，南京农业大学侯喜林团队发表在《Environmental and Experimental Botany  》中题为“Genome-wide identification of C2H2-ZFPs and functional analysis of BcZAT12 and BcZAT10 under cold stress in non-heading Chinese cabbage ”研究论文，研究人员基于基因组学和转录组学数据，分析了不结球白菜（NHCC）C2H2-ZFPs基因家族的染色体分布、理化性质、基因进化、基序、基因结构和顺式作用元件，对BcZAT12和BcZAT10基因进行功能验证。同时筛选出BcZAT12互作蛋白及其上下游基因，丰富了对ZAT12基因功能的认识，为研究不结球白菜的抗寒网路和抗寒机制提供了理论基础。

 

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847223003696

研究背景

研究进展

通过全基因组和转录组分析相结合，确定了与寒冷密切相关的两个锌指蛋白因子BcZAT12和BcZAT10。BcZAT12和BcZAT10定位于细胞核，并在叶片中高表达。
 
 

图1 BcZAT12和BcZATIO的表达分析和亚细胞定位

VIGS、瞬时过表达实验、qRT-PCR分析表明，BcZAT12和BcZAT10在不结球白菜抗寒过程中发挥转录抑制基因作用，负调控不结球白菜的耐寒性。

图2 VIGS沉默BcZAT12和BcZATI0增强了NHCCO01的耐寒性

图3 BcZAT12和BcZAT10的瞬时过表达降低了NHCC001的抗寒性

通过酵母单杂交、双荧光素酶测定等实验证明了BcZAT12可以直接与BcCBF1启动子上的A（G/C）T-X3-4-A(G/C)T的ACT核心序列结合并抑制其转录活性。发现BcNTL4和BcNAC055可以与BcZAT12启动子上的G-BOX元件结合，负向调控BcZAT12的表达。 

图4 BcZAT12结合BcCBF1启动子并抑制其转录 

图5 BcNAC055和BcNTL4分别结合BcZAT12启动子并抑制其转录

通过酵母双杂交实验等分析发现BcABF2/4可以与BcZAT12相互作用，推测BcZAT12可能与BcABF2/4相互作用，调控冷相关基因的表达。 

图6  BcZAT12与BcABF2和BcABF4相互作用

研究方法

实时定量PCR（qPCR）、酵母单杂交实验（Y1H）和酵母双杂交实验（Y2H）、双分子荧光互补（BiFC）、双荧光素酶报告基因（Princeton Instrument，PIXIS1024B）等

研究结果

研究人员鉴定了不结球白菜C2H2-ZFPs基因家族，并通过转录组分析筛选出冷响应基因BcZAT12和BcZAT10。功能分析表明，BcZAT12和BcZAT10均负调控不结球白菜的耐寒性。此外，BcABF2和BcABF4与BcZAT12相互作用，BcNTL4和BcNAC055可以与BcZAT12启动子上的G-BOX元件结合，负向调控BcZAT12的表达。令人惊讶的是BcZAT12可以直接与BcCBF1启动子上A(G/C)T-X3–4-A(G/C)T 的ACT核心序列结合并抑制其活性。研究人员推测不结球白菜在冷胁迫下存在NAC055/NTL4-ZAT12-CBF1信号通路。 

图7 BcZAT12和BcZAT10影响不结球白菜耐寒性的模型

 

参考资料：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847223003696
Lumazone植物活体成像在本工作中完成了BcABF2和BcABF4与BcZAT12相互作用等验证实验。本实验中低温CCD-植物暗箱系统（Lumazone），是由Bio-one成像事业部提供服务和售后；
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