丹参体内Sm-miR858对R2R3-MYB转录因子SmPAP1进行靶向负调控作用研究

MicroRNAs(miRNAs)是一类对基因表达进行负调控的非编码小分子RNA。通过前期对丹参miRNAs的高通量测序得到了一个miR858成熟序列,命名为Sm-miR858。序列比对显示,Sm-miR858与其它植物中已鉴定的miR858序列高度保守;Small RNA Northern blotting结果显示Sm-miR858在丹参根、茎和叶组织中均有表达,叶中表达水平相对较高。为了探究Sm-miR858在丹参体内的功能,首先利用在线生物软件对Sm-miR858的靶标基因进行预测,psRNATarget分析结果显示,Sm-miR858的潜在靶标基因共有13个,其中一个靶标基因SmPAP1作为一个重要的转录因子参与丹参酚酸类活性物质的代谢调控。为了验证Sm-miR858对SmPAP1的靶向作用,采用Real-time quantitative PCR依次对烟草瞬时表达体系和丹参组织器官中的Sm-miR858与SmPAP1之间共表达相关性进行分析与实验验证。Real-time qPCR结果显示,在丹参组织中SmPAP1与Sm-miR858共表达水平存在显著的负相关性。进而分别构建Sm-miR858和SmPAP1过表达植物载体,并在烟草叶片中进行瞬时共表达研究。结果显示,与对照相比,Sm-miR858过表达会导致SmPAP1的mRNA水平显著下降,说明在丹参体内Sm-miR858的确对SmPAP1基因表达进行靶向负调控。研究结果为阐明Sm-miR858在丹参体内酚酸类活性物质代谢途径调控作用奠定坚实的基础。

利用酵母双杂交筛选与丹参R2R3-MYB类转录因子SmPAP1互作的蛋白

根据NCBI数据库公布的R2R3-MYB类转录因子Sm PAP1基因序列(Gen Bank登录号GU218694.2),构建丹参Sm PAP1的酵母双杂交诱饵表达载体p GBKT7-Sm PAP1,检测p GBKT7-Sm PAP1的自激活活性及其对酵母AH109细胞的毒性。以Sm PAP1为诱饵筛选构建到p GADK7中的丹参c DNA文库,挑取阳性克隆进行测序,并在NCBI数据库中进行BLAST比对分析。利用Uniprot在线网站,对筛选到的60个基因进行了功能注释。对其中4个候选互作蛋白,包括病程相关类蛋白AP2/ERF,氧化还原酶类蛋白Sm C4H,逆境胁迫相关类蛋白Sm WRKY及b HLH转录因子类蛋白Sm MYC2进行回转验证实验。通过酵母双杂交实验,确定Sm PAP1与AP2/ERF类、Sm C4H、Sm WRKY及Sm MYC2相互作用。这些数据为深入探究Sm PAP1调控丹参中酚酸类化合物合成的分子机理提供了参考。

丹参SmPAP1基因组DNA的克隆及其拷贝数的验定

本研究以获得的丹参SmPAP1基因c DNA为模板设计引物扩增其基因组DNA序列(genomic DNA,g DNA)。g DNA与c DNA序列比对结果显示,该基因基因组DNA序列长度为739 bp,由2个外显子和1个内含子组成。进一步采用染色体步移技术克隆了其上游的一段长度为1 197 bp的启动子序列。启动子序列分析结果显示,该区域内不仅含有保守的TATA盒和CAAT盒,而且包含多个潜在的与胁迫应答相关的顺式作用元件,暗示SmPAP1基因很可能响应多种环境胁迫诱导表达。此外,SmPAP1基因的Southern杂交结果表明,在丹参基因组中SmPAP1仅有1个拷贝数。本研究结果为进一步研究SmPAP1基因的表达调控模式以及启动子的功能奠定基础。