水曲柳FmJAZ1基因在非生物胁迫中的响应模式和激素诱导表达分析

克隆FmJAZ1基因,明确其在低温和NaCl胁迫中的响应模式和激素诱导下的转录表达特性。通过基因克隆的方法得到水曲柳中的FmJAZ1基因,利用生物信息学软件对所得到的序列进行分析并构建系统进化树,对水曲柳FmJAZ1基因进行了时空表达特异性的分析,对根、茎、叶、芽、雄花、雌花、种子等7个部位以及在5-9月5个月份分别取样,对水曲柳进行低温(4℃)和盐胁迫(200 mmol/L NaCl)2种非生物胁迫处理以及脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号诱导处理,然后对试验材料进行荧光定量分析。克隆出全长为684 bp的核苷酸序列。生物信息学软件分析得到JZA1基因具有完整的开放阅读框,编码227个氨基酸,JAZ1蛋白不含有信号肽,不属于跨膜蛋白,为不稳定亲水性蛋白。时空表达结果显示,FmJAZ1基因在茎中表达量最高,且在8月份表达量最高;非生物胁迫结果表明低温处理后FmJAZ1在6h、24h表达量较高;而NaCl处理后,在24 h表达量较高,且该基因响应低温胁迫较NaCl胁迫迅速;激素信号诱导结果显示,处理后不同时间,基因表达量变化较为明显,其中GA3处理后3h最为明显,为对照组的77.3倍,分析了FmJAZ1基因在低温、NaCl胁迫和激素诱导下的表达模式。FmJAZ1基因充分响应了逆境胁迫和激素信号诱导,通过蛋白和基因层面对逆境进行响应,JAZ蛋白在其中起到了桥梁的作用,并扮演了重要的角色。

FmJAZ1基因瞬时侵染水曲柳对JA通路相关基因表达的影响

该文对水曲柳JAZ蛋白家族的一员FmJAZ1的功能及对其上下游基因影响进行了初步分析。首先,利用无缝克隆的方法构建FmJAZ1-pROK2-GUS过表达载体,利用三亲杂交的方法将载体转入农杆菌;然后,使用农杆菌对水曲柳组培苗进行瞬时侵染,得到FmJAZ1过表达的侵染苗;最后,在侵染后36 h使用茉莉酸合成途径抑制剂(DIECA)对侵染苗进行处理,分别取0、1、3、6、18、21、24 h七个时间点的样品,通过荧光定量PCR对FmJAZ1、FmJAZ2、GL1、EIN3、MYC25个基因的表达进行了分析。结果表明:农杆菌瞬时侵染水曲柳幼苗后,FmJAZ1表达显著升高,为空载侵染的3.2倍,说明FmJAZ1瞬时转入水曲柳并完成基因表达,侵染有效。经过DIECA处理的侵染苗FmJAZ1的相对表达量初期下降并出现明显波动,18 h后恢复平稳,证明它是JA通路的作用基因。同时检测了4个JA通路相关基因的表达,在1 h时JAZ2、GL1表达下调,其余均有轻微上调,随后各基因表达均有上调。FmJAZ1瞬时转化水曲柳后FmJAZ1过表达,说明瞬时侵染有效;DIECA处理后FmJAZ1表达显著下调说明FmJAZ1的合成受JA调控。在水曲柳中,FmJAZ1抑制转录因子GL1、EIN3、MYC2、FmJAZ2的表达,且FmJAZ2的合成也受JA调控。综上结果表明,JAZs不仅调节JA通路的关键蛋白,还参与其他信号通路的调节,最终通过体内JA的表达与其他相关信号分子的协同表达来调节植物的生长发育及其对应激的反应。