茉莉酸反应基因转录抑制因子JAZ蛋白家族研究进展_图文

1、 茉莉酸反应基因转录抑制因子JAZ蛋白家族研究进展作者：黄文峰， 王立丰， 田维敏， Huang Wenfeng， Wang Lifeng， Tian Weimin作者单位：黄文峰,Huang Wenfeng(中国热带农业科学院橡胶研究所,农业部橡胶树生物学重点开放实验室，省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室,海南儋州,571737;海南大学农学院,海南儋州,571737， 王立丰,田维敏,Wang Lifeng,TianWeimin(中国热带农业科学院橡胶研究所,农业部橡胶树生物学重点开放实验室，省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室

2、,海南儋州,571737刊名：热带作物学报英文刊名：CHINESE JOURNAL OF TROPICAL CROPS年，卷(期：2009，30(9被引用次数：0次参考文献(45条1. Devoto A. Turner J G Jasmonate-regulated Arabidopsis stress signaling network 20052. Glazebrook J Contrasting mechanisms of defense against biotrophic and neemtmphic pathogens 20053. Gfeller A. Liechti R. Fa

3、rmer E E Arabidopsis jasmonate signaling pathway 20064. Wastemack C. Stenzel I. Hause B The wound response in tomato-role of jasmonie acid 20065. Wastemack C Jasmonates:An update on biosynthesis,signal transduction and action in plant stressresponse,growth and development 20076. Balbi V. Devoto A Ja

4、smonate signaling network in Arabidopsis thdiana:crucial regulatory nodes andnew physiological gcenarios 20087. Browse J. Howe G A New weapons and a rapid response against insect attack 20088. Howe G A. Jander G Plant immunity to insect herbivores 20089. Turner J G. Ellis C. Devoto A The jasmonate s

5、ignal pathway 200210. Li L. Zhao Y. McCaig B C The tomato homolog of CORONATINE INSENSITIVEl is required for the maternalcontrol of seed maturation,jasmonate-signaled defense responses,and glandular trichome development200411. Browse J Jasmonate:an oxylipin signal with many roles in plants 200512. S

6、ehaller F. Schaller A. Stintzi A Biosynthesis and metabohsm of jasmonates 200513. Girl A P. Wunsche H. Mitra S Molecular interactions between the specialist herbivore Manduca sextta(Lepidoptem,Sphingidae and its natural host Nicotiana attenuata 200614. Yan Y. Stolz S. Chetelat A A downstream mediato

7、r in the growth repression limb of the jasmonatepathway 200715. Lorenzo O. Solano R Molecular players regulating the jasmonate signalling network 200516. Farmer E E. Almeras E. Krishnamurthym V Jasmonates and related oxylipins in plant responses topathogenesis and herbivory 200317. Pauwels L. Morree

8、l K. Witte E D Mapping methyl jasmonate-mediated transcriptional reprogramming ofmetabolism and cell cycle progression in cultured Arabidopsis cells 200818. Fonseca S. Chini A. Hamberg M (+-7-iso-Jasmonoyi-L-iseleucine is the endogenous bioactivejasmonate 2009(0519. Staswiek P E. Tiryaki I. Rowe M L

9、 Jasmonate response locus JAR1 and several related Arabidopsisgenes encode enzymes of the firefly luciferase supedamily that show activity onjasmonic,salicylic,and indole-3-acetic acids in an assay for adenylation 200220. Suza W P. Staswick P E The role of JARI in jasmonoyl-L-isoleucine production d

10、uring Arabidopsiswouad response 200821. Xie D X. Feys B F. James S COI1:An Arabidopsis gene required for jasmonate-regulated defense andfertility 199822. Devoto A. Ellis C. Magusin A Expression profiling reveals COI1 to be a key regulator of genesinvolved in wound-and methyl jasmonate-induced second

11、ary metabolism,defence,and hormone interactions 200523. Xu L. Liu F. Lechner E The SCFCOI1 ubiquitin-ligase complexes are required for jasmonate responsein Arabidopsis 200224. Devoto A. Nieto-Rostro M. Xie D COI1 links jasmonate signaling and fertility to the SCF ubiquitin-ligase complex in Arabidop

12、sis 200225. Feng S. Ma L. Wang X The COP9 signalosome interacts physically with SCFCOI1 and modulates jasmonateresponses 200326. Gray W M. Muskett P R. Chuang H W Arabidopsis SGT1b is required for SCF (TIRI-mediated auxinresponse 200327. Moon J. Parry G. Estelle M The ubiquitin-proteasome pathway an

13、d plant development 200428. Ren C. Pan J. Peng W Point mutations in Ambidopsis Cullinl reveal its essential role in jasmonateresponse 200529. Chini A. Fonseca S. Fernandez G The JAZ family of repressors is the missing link in jasmonatesignalling 200730. Thines B. Katsir L. Melotto M JAZ repressor pr

14、oteins are targets of the SCFCOI1 complex duringjasmonate signalling 200731. Chico J M. Chini A. Fonseca S JAZ repressors set the rhythm in jasmonate signaling 200832. Katsir k Chung H S. Koo A J Jasmonate signaling:a conserved mechanism of hormone sensing 200833. Melotto M. Mecey C. Niu Y A critica

15、l role of two positively charged amino acids in the Jas motif ofArabidopsis JAZ proteins in mediating coronatine-and jasmonoyl isoleucine-dependent interactionswith the COI1 F-box protein 200834. Staswick P E JAZing up jasmonate signaling 200835. Chung H S. Koo A J K. Gao X Regulation and function o

16、f Arabidopsis JAZ genes in response towounding and herbivory 200836. Chung H S. Howe G A A critical role for the TIFY motif in repression of jasmonate signaling by astabilized splice variant of the jasmonate ZIM-domain protein JAZ10 in Arabidopsis 200937. Chini A. Fonseca S. Chico J M The ZIM domain

17、 mediates homo-and heteromeric interactions betweenArabidopsis JAZ proteins 200938. Browse J. Howe G A New weapons and a rapid response against insect attack 200839. Vanholme B. Grunewald W. Bateman A The tify family previously known as ZIM 200740. Browse J Jasmonate passes muster:A receptor and tar

18、gets for the defense hormone 200941. Hao B Z. Wu J L Laticifer differentiation in Hevea brasiliensis:induction by exogenous jasmonicacid and linolenic acid 200042. 于俊红 成龄橡胶树乳管分化研究及乳管分化在橡胶产量预测中的应用 200743. Peng S Q. Xu J. Li H L Cloning and molecular characterization of HbCOI1 from Hevea brasiliensis2

19、009(0344. 高静. 程汉. 黄华孙 巴西橡胶树HbMYC1基因的克隆及序列分析 2007(0445. 黄文峰 橡胶树胶乳HbJAZ1基因克隆及表达分析 2009相似文献(10条1.学位论文 翟庆哲 茉莉酸信号途径的化学遗传学解析 2006作为一种重要植物激素，茉莉酸在调控植物对昆虫侵害、病原菌侵染的抗性反应方面起必不可少的作用。但目前对茉莉酸信号转导的分子机理所知甚少。为了鉴定茉莉酸信号传导途径的新组分，本研究以小分子化合物Bestatin为工具，建立了用化学遗传学方法解析茉莉酸信号途径的研究体系。Bestatin是一种氨肽酶抑制剂，在以前的报道中发现它能够诱导番茄中抗性相关基因的表达

20、。我们以番茄和拟南芥中茉莉酸合成和信号传导突变体为材料，利用遗传学和生理生化手段证明bestatin可以特异性的激活植物体内的茉莉酸信号转导途径。首先，bestatin可以特异的激活拟南芥和番茄中茉莉酸诱导的基因表达。其次，bestatin的这种作用依赖于茉莉酸信号转导途径中非常重要的组分COI1，但是不依赖于茉莉酸的合成。第三，利用拟南芥全基因组芯片分析表明，bestatin和茉莉酸诱导非常类似的基因表达模式。第四，植物被施加bestatin后，还可表现出一系列与茉莉酸有关的生长发育方面的表型，包括抑制主根生长、促进侧根发生、诱导花青素积累等。综上所述，bestatin可能通过修饰JA信号转

21、导途径中一些重要的调节因子而在茉莉酸信号途径中发挥着独特的作用，因而为用化学遗传学方法解析茉莉酸信号转导途径提供了一个有力的工具。我们利用bestatin抑制主根伸长作为指标，通过筛选拟南芥EMS诱变的M2代群体，得到了一系列bestatin不敏感突变体(ber。进一步分析发现，一些ber突变体对茉莉酸诱导的反应表现出各种变化，因此将ber突变体分为三种类型：JA不敏感ber突变体，JA超敏感ber突变体和正常JA反应的ber突变体。通过对这些ber突变体进行遗传学和基因表达水平的分析发现它们确实表现出对茉莉酸反应的改变，并且是茉莉酸信号转导途径中的新组分。2.学位论文 赵丽 巴西橡胶树乳管细

22、胞茉莉酸信号途径相关环节重要基因的研究 2008在天然橡胶生产中有两个事实：一是割胶促进天然橡胶生物合成，二是乙烯利刺激能显著增加天然橡胶产量。但乙烯利刺激不影响橡胶生物合成关键酶的基因表达，其增产效应与延长排胶时间有关。所以，巴西橡胶树乳管细胞合成天然橡胶的调控机制依然是天然橡胶生产中面临的一个重大理论问题。最近，我们获得初步证据表明外源茉莉酸能上调乳管细胞橡胶生物合成关键酶的基因表达，推测天然橡胶的生物合成主要受茉莉酸信号途径调节。本文以巴西橡胶树(HeveabrasiliensisMullArg.无性系7-33-97为材料，采用GC-MS以及生物化学和分子生物学有关技术，较系统地研究了橡

23、胶树乳管细胞中茉莉酸信号途径中COI1蛋白与茉莉酸的物理结合以及割胶对胶乳茉莉酸含量和HbAOS1、HbCOI1、HbMYC1和HbLAP1四个基因表达的影响，得出如下实验结果：采用免疫沉淀技术、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术(SDS-PAGE和免疫印迹技术(Western-blot技术，在胶乳的C乳清中检测到被拟南芥COI1的多克隆抗体专一性识别的一种蛋白质，分子量约66.2kDa，与HbCOI1基因编码的蛋白分子量相近。因此，这种蛋白质应该是胶乳中的COI1蛋白。采用基于免疫共沉淀的pulldown技术，证明了COI1蛋白与茉莉酸之间的物理结合。Northenblot分析表明，割胶显著上调

24、乳管细胞中HbAOS1、HbCOI1和HbMYC1基因表达，表明割胶能激活乳管细胞茉莉酸信号途径。但是，割胶显著下调乳管细胞中HbLAP1基因表达，表明HbLAP1可能是乳管细胞茉莉酸信号途径的负调控因子。采用GC-MS技术测定了开割树和未开割树乳管细胞中内源茉莉酸的含量。结果表明开割树内源茉莉酸的含量是未开割树的2.7倍，表明割胶显著增加乳管细胞的茉莉酸水平。以上结果说明，割胶促进乳管细胞天然橡胶合成是通过激活茉莉酸信号途径实现的，而HbLAP1是茉莉酸信号途径的负调控因子。这些结果为进一步研究乳管细胞荣莉酸信号途径的分子机制以及橡胶生物合成的调控机制提供了有意义的线索。3.期刊论文 胡廷章

25、. 王维平. 曹凯鸣. 王喜萍. HU Ting-Zhang. WANG Wei-Ping. CAO Kai-Ming. WANG Xi-Ping OsCOI1,水稻中一个受茉莉酸甲酯和脱落酸诱导表达的F-box家族基因 -生物化学与生物物理进展2006,33(4利用Blast检索、EST分析和RT-PCR,在水稻中分离到一个与拟南芥COI1同源的新基因,命名为OsCOI1.OsCOI1编码595个氨基酸.推测的osCOI1编码蛋白有一个F-boxmotif和16个富含亮氨酸的重复序列,这与拟南芥COI1相似.OsCOI1在氨基酸水平上和COI1有很高的同源性(74%.经半定量RT-PCR法和

26、RNA印迹分析,表明水稻中OsCOI1表达水平在经茉莉酸甲酯和脱落酸处理后呈明显变化,但不受水杨酸和乙烯的影响,说明OsCOI1可能在茉莉酸信号途径和脱落酸途径中具有特定功能.4.学位论文 高静 巴西橡胶树HbMYC1基因的克隆与功能的初步分析 2008天然橡胶是产胶植物的一种次生代谢产物，具有耐高温、高弹性等突出优点，是合成橡胶不可比拟的一种世界性工业原料和重要的战略物质，具有极高的经济价值及应用前景。天然橡胶的主要来源是巴西橡胶树(Heveabrasiliensis，而乳管是橡胶生物合成的主要场所。外施乙烯利可以延迟排胶时间，增加橡胶产量。因此人们认为，乙烯调控天然橡胶的生物合成。但是，乙

27、烯对天然橡胶生物合成的关键酶基因的表达没有影响，表明天然橡胶的生物合成不受乙烯调节。我们己获得初步证据，割胶和外源茉莉酸均能上调天然橡胶生物合成关键酶基因的表达，推测橡胶的生物合成可能主要受茉莉酸信号途径调节。MYC家族的一些转录因子是茉莉酸信号途径的关键环节。因此研究橡胶树MYC基因功能对于揭示天然橡胶生物合成调控机制具有重要意义。本文以巴西橡胶树无性系7-33-97的胶乳为研究材料，通过RT-PCR、RACE、Northern-blot及转基因等技术分离、鉴定了与茉莉酸信号途径相关的MYC基因。结果如下：1.根据GenBank上的已知的一段MYC基因的EST序列，通过PCR和RACE技术，

28、从橡胶树胶乳中克隆了编码MYC转录因子的cDNA，命名为HbMYC1。该基因序列的长度为1817bp，包含一个1428bp的阅读框，编码476个氨基酸。推导的HbMYC1分子量为53.78kD，等电点为6.20。该氨基酸序列与拟南芥(A.thaliana，gi|1465368、菜豆(P.vulgaris，gi|1142621、马铃薯(S.tuberosum，gi|45421750和油菜(B.oleracea，gi|89274228的MYC转录因子的同源性分别是70、67和56和50。2.生物信息学分析表明，在HbMYC1序列中存在着一个特征性的DKASLLADAVTYIKEL(336-352螺

29、旋-环-螺旋(Helix-Loop-Helix二聚体信号结构域，能够形成bHLH同源或异源二聚体蛋白。核定位信号预测软件表明该序列中存在一个RQRRER(311-316的NLS(NuclearLocalizationsignal序列。3.Northem-blot分析表明，HbMYC1在胶乳表达量较高，在叶片和树皮中几乎不表达。该基因在正常割胶的胶乳中表达量非常高，在未开割的胶乳中表达量很低，但在不同部位胶乳间表达没有明显差异。4.构建了巴西橡胶树HbMYC1基因的表达载体，并转化拟南芥。目前已经得到T0代种子，通过除草剂basta抗性筛选，已获得12株正向插入的HbMYC1转基因植株和10株反

30、义插入的转基因植株。上述结果表明，HbMYC1基因是.MYC基因家族成员，在乳管细胞中特异表达，且显著被割胶上调，表明它可能是与茉莉酸信号途径相关的MYC基因家族成员。这些研究结果为进一步研究茉莉酸信号途径及其对橡胶生物合成的调控机制打下了良好基础。5.期刊论文 潘怡欧. 刘琳琳. 张炬红. 张静. 安少利. 许鹏. 靳军灵. 刘志伟. 席景会. PAN Yi-ou. LIU Lin-lin. ZHANG Ju-hong . ZHANG Jing. AN Shao-li. XU Peng. JIN Jun-ling. LIU Zhi-wei. XI Jing-hui 茉莉酸诱导的拟南芥叶片蛋白

31、质组分析 -华北农学报2010,25(2植物在长期进化过程中形成了自我防御机制,能够产生特异的抗性蛋白来应对各种生物因子的胁迫,其中茉莉酸信号途径是植物必需的防御机制.本研究对拟南芥施用茉莉酸处理和对照叶片蛋白质的差异表达变化,并试图通过蛋白质组学技术来检测茉莉酸诱导的蛋白质,通过蛋白质双向电泳发现有28个蛋白点发生了显著的变化,其中19个蛋白点上调表达,9个蛋白点下调表达.选择10个差异蛋白点进行了质谱鉴定,它们分别是苏氨酸蛋白激酶、热激蛋白、不依赖于维生素B12的蛋氨酸合酶、腺嘌呤琥珀酸合酶、碳酸酐酶等,这些蛋白质可能在拟南芥叶片应答茉莉酸反应的过程中起到重要作用,进一步进行差异蛋白的功能

32、分析对揭示茉莉酸信号通路和植物防御机制的关系具有重要的作用.6.学位论文 戴园园 茉莉酸信号转导途径中新的组分的鉴定和特征 2008茉莉酸是一种重要的植物激素,在调节植物生长发育和植物对昆虫咀食、机械损伤以及病原菌侵害等的抗性中发挥着重要作用.目前已克隆到的茉莉酸信号转导途径中的基因有COI1、JAR1、JIN1/MYC2以及CEV1.COI1是一种F-box蛋白,在调节植物抗性反应和植物育性中处于核心地位.茉莉酸的受体、COI1的底物和茉莉酸信号途径中的其他重要组分大多是未知的.我们利用根系伸长作为指标,通过筛选拟南芥EMS诱变的M2代群体,得到JA突变体.进一步分析发现,一些突变体对茉莉酸

33、诱导的反应表现出各种变化,因此将这些突变体分为两种类型:JA不敏感突变体,JA超敏感突变体.通过对这些突变体进行遗传学和基因表达水平的分析发现它们确实表现出对茉莉酸反应的改变,并且是茉莉酸信号转导途径中的新组分.此外,我们还采用了化学遗传学方法来解析茉莉酸信号转导途径,以克服传统遗传学中由于基因功能冗余或突变致死所造成的研究瓶颈.Bestatin是一种氨肽酶的抑制剂,它能够强烈诱导番茄和拟南芥中茉莉酸信号途径所介导的抗性基因的表达,而且其作用是严格依赖于COI1的.和茉莉酸一样,bestatin也能抑制拟南芥主根的伸长.以此为基础,我们建立了大规模的遗传筛选系统.通过反向遗传学分析,我们从拟南

34、芥中找到了一种与酵母中受bestatin抑制的氨肽酶的同源蛋白(aspartyl aminopeptidase1,DAP1,并得到了它的T-DNA插入突变体.通过对其进行分子遗传学操作,我们认为DAP1作为一个新的组分在茉莉酸信号传导途径中发挥作用.期望通过对所分离得到的对JA敏感性降低的突变体以及dap1突变体的深入研究,分离得到茉莉酸信号传导中的更多的重要组分.7.学位论文 石玉兰 低温下高山离子芥细胞质膜的信号响应机制与抗寒性的关系 2008细胞质膜是生物对低温产生响应的原初部位。低温下质膜的动态变化尤其是膜脂组分和膜结合蛋白的积极调整可增强细胞的抗寒性，而这种调节能力也是物种抗寒力的反

35、映。本文以冰缘植物高山离子芥为主要研究对象，研究了其悬浮细胞的质膜在低温下的动态变化，并以膜脂变化为突破口，进一步研究了高山离子芥的-3脂肪酸去饱和酶基因及其信号响应机制，还结合模式植物拟南芥及其突变体对这些信号响应机制进行了对比研究，揭示了高山离子芥的抗寒机制： 高山离子芥独特的抗寒性得益于其细胞质膜在低温下迅速而有效的动态调节，包括提高膜质不饱和度和H+-ATP酶活性以及灵活调整脂肪酸组分和NOX酶活性。也既是说高山离子芥通过对膜流动性和膜功能蛋白的调节来维持膜结构和功能的完整性，从而保证了低温下细胞正常生命活动的进行。 高山离子芥的三种-3脂肪酸去饱和酶的基因己被克隆。经Swisspor

36、t分析发现这三个酶蛋白均为四次跨膜的弱碱性疏水蛋白，并均含有高等植物-3脂肪酸去饱和酶所特有的三个保守的组氨酸簇。它们与十字花科植物播娘蒿的同类基因同源性最高。在进化速度上，CbFAD3和CbFAD7也与这些十字花科植物的同类酶基因基本平行：但CbFAD8的进化则早于十字花科植物，而与桦木科植物银桦和菊科植物高山还阳参的FAD3基因接近。播娘蒿，银桦和高山还阳参均为抗寒植物，由此可见从-3脂肪酸去饱和酶基因的进化水平上也能反映出高山离子芥的抗寒性。而这种-3脂肪酸去饱和酶基因的不等速进化或许正是高山离子芥具有独特抗寒性的原因之一。 高山离子芥的三种-3脂肪酸去饱和酶基因的表达均受低温的影响，但

37、不同低温以及同一低温的不同时间对它们的影响效应是有差异的。在这些基因转录表达增加的同时伴随着膜脂中C18:3含量的提高。故高山离子芥膜脂不饱和度的增加至少有一部分是通过提高-3脂肪酸去饱和酶基因的转录表达而实现的。也既是说-3脂肪酸去饱和酶基因转录表达的增加有利于低温下高山离子芥膜脂不饱和度的提高和膜流动性的维持，对其抗寒性的提高是有利的。 高山离子芥的三种-3脂肪酸去饱和酶基因的表达也受外源SA和JA的影响，但影响效果与外源物质的浓度密切相关，不同的浓度可能导致相反的效果。总的来说，低浓度的诱导效应强于高浓度的，对内质网型的诱导效应强于对质体型的。而且，外源SA或JA可以通过调节基因表达和改

38、变酶活力两种方式来增加膜脂中C18:3含量，部分抑制其中一种方式不会对膜脂不饱和度的提高造成太大影响。我们推测，高山离子芥在低温下也会利用这种多途径信号调节的方式来增加膜脂不饱和度，以维持必要的膜流动性并保证细胞的生存。 低温同样能改变拟南芥中三种-3脂肪酸去饱和酶基因的转录表达，而这种或扬或抑的调节又会因基因种类以及基因所在组织的不同而有差异。然而，拟南芥叶片中C18:3的含量变化始终与这些基因mRNA水平的变化保持一致。说明由低温引起的C18:3含量变化主要是由-3脂肪酸去饱和酶基因在转录水平上的变化导致的。而这种低温下的转录变化是由茉莉酸信号途径部分介导的，并会被高浓度的外源SA和JA所抑制。与高山离子芥比较，拟南芥的信号调节方式相对单一，这也许就是它的抗寒性较高山离子芥差的原因之一。 综上所述，高山离子芥的抗寒性与其积极的信号响应，灵活且多途径的基因表达及酶活性调控都密切相关。而JA和SA可能都有助于提高高山离子芥的抗寒性，但由它们介导的低温响应基因以及它们在细胞中发挥作用的时间和空间可能是有差别的。8.期刊论文 郑文光. 耿宇. 李常保. 李传友. Wenguang Zheng. Yu Geng. Changbao Li. Chuanyou Li 茉莉酸信号转导突变体ber15的分离和基因克隆表明油