BTB/POZ结构域蛋白GmBTB/POZ促进大豆AP2/ERF类转录因子GmAP2的泛素化和降解、调控对大豆疫霉菌的防御反应

【作者】 高红； 张传忠； 徐鹏飞； 张淑珍；

【机构】 东北农业大学大豆研究所/大豆生物学教育部重点实验室；

【摘要】 【研究背景】大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉菌(Phytophthora sojae Kaufmann&Gerdemann)侵染引起的严重危害大豆生产的世界性病害之一。然而,目前大豆应答大豆疫霉菌的信号网络,包括关键的转录因子及其靶标的鉴定尚不清楚。课题组前期研究证明,GmBTB/POZ是一种新型的包含BTB/POZ结构域的核蛋白,可通过SA途径增强大豆对大豆疫霉菌的抗性及相关的防御反应;【材料与方法】本研究以GmBTB/POZ为诱饵蛋白进行候选互作蛋白的筛选,得到一个AP2/ERF类转录因子,命名为GmAP2。本研究进一步通过酵母双杂交、Pull-down及萤火虫荧光素酶互补成像技术(LCI)验证GmBTB/POZ和GmAP2的直接互作,并利用泛素化检测试验分析GmBTB/POZ对GmAP2的翻译后调节机制。此外,通过大豆毛状根遗传转化体系、GmAP2的亚细胞定位分析、转录激活活性分析、转录组测序等技术系统鉴定GmAP2直接调控的靶基因,并分析GmBTB/POZ-GmAP2泛素化机制对GmAP2生物学功能的影响;【结果与分析】结果证明,AP2/ERF类转录因子GmAP2在植物体外和体内直接与GmBTB/POZ相互作用。GmBTB/POZ促进GmAP2的泛素化和降解。GmAP2的c DNA全长为1814 bp,其包括编码序列(CDS)1272bp,编码423个氨基酸,其中含有一个高度保守的AP2/ERF结构域。Gm AP2的过表达转基因大豆毛状根增强了大豆对疫霉菌的易感性,而Gm AP2-RNAi大豆毛状根提高了其对大豆疫霉菌的抗性。通过对GmAP2的亚细胞定位及转录激活活性分析,证明GmAP2定位于细胞核且没有转录激活活性。分析胁迫应答相关基因的转录水平,发现GmAP2能够明显抑制Gm WRKY33的表达。染色质免疫共沉淀检测和双荧光素酶报告系统进一步发现GmAP2能够直接结合靶基因GmWRKY33的启动子区并直接抑制GmWRKY33的表达。对GmWRKY33-OE及Gm WRKY33-RNAi转基因大豆毛状根进行接种大豆疫霉菌的抗性分析,结果显示Gm WRKY33的过表达能提高大豆对疫霉菌的抗性,而GmWRKY33-RNAi大豆毛状根对大豆疫霉菌的易感性增强,表明Gm WRKY33是响应大豆疫霉菌侵染的正调控因子。此外,GmBTB/POZ也参与调节Gm WRKY33的转录,GmBTB/POZ的过表达能减弱Gm AP2-OE毛状根中GmAP2对GmWRKY33的表达抑制,提高Gm AP2-OE毛状根对大豆疫霉菌的抗性;【结论】综上所述,GmBTB/POZ可能通过促进GmAP2的泛素化降解,从而弱化GmAP2对GmWRKY33表达的抑制,进而提高大豆对大豆疫霉菌的抗性。更多还原