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NtMYC1α转录因子的克隆与功能初步分析

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江西农业学报2016,28(12):80—82 http://www.jxnyxb.com Acta Agriculturae Jiangxi DOI:10.19386/j.cnki.jxnyxb.2016.12.16 NtMYCla转录因子的克隆与功能初步分析 郭红祥 ,李富欣孙,刘巧真。一,李素敏 ,郭爱芳 ,李斐 ,丁超 (1.河南农业大学生命科学学院,河南郑州450002;2.河南省烟草公司济源市公司,河南济源454650; 3.河南省农业科学院烟草研究中心,河南许昌461000;4.河南省获嘉县种子公司,河南获嘉453822) 摘要:从烟草根系中克隆NtMYCIa基因,构建表达载体并在烟草中瞬时表达,探讨了NtMYCla转录因子在烟碱生 物合成中的作用。转基因烟草中的NtMYCla表达显著升高,表明成功构建了NtMYCla表达载体并转化了烟草;转基因 烟草中的PMT表达量显著升高,表明NtMYCla能够正烟碱的合成;茉莉酸与干旱处理烟草后,检测到NtMYCla和 肼 的表达量显著升高,表明在茉莉酸、干旱促进烟碱合成的生物学过程中,NtMYC1a具有正的功能。 关键词:转录因子;NtMYC1a;烟碱;茉莉酸;干旱 中图分类号:Q785文献标志码:A文章编号:1001—8581(2016)12—0080一o3 Cloning and Function Analysis of Transcription Factor NtMYCla from Tobacco GUO Hong-xiang ,LI Fu-xin弘,LIU Qiao-zhen 一,LI Su-min ,GUO Ai- ̄ng ,LI Fei ,DING Chao (1.College of Life Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China;2。Jiyuan Tobacco Company of Henan Province,Jiyuan 454650,China;3.Tobacco Research Center,Henan Academy of Agricultural Sciences,Xuchang 461000,China;4.Seed Company of Huojia County in Henan Province,Huojia 453822,China) Abstract:The geneⅣ£肘yCla in山e roots of tobacco was cloned.itS expression vector was constructed and transiently ex— pressed in tobacco.and the role of transcription factor NtMYCIa in the biosyntIlesis of nicotine was investigated.The expression level of NtMYC1 a in transgenic tobacco plants was notably increased,suggesting that the constructed expression vector with Nt・ MYCla had been successfully transformed into tobacco plants.The expression level of P T in transgenic tobacco plants was re. markably enhanced,indicating that NtMYC l a could positively regulate the biosynthesis of nicotine,After tobacco plants were trea— ted with lasmonic acid or drought,the expression levels of both NtMYC1n and PMT in them were signiifcantly increased,showing that NtMYC 1 played a positive regulatory role in nicotine biosynthesis promoted by jasmonic acid or drought. Key words:Transcription factor;NtMYC 1 a;Nicotine;Jasmonic acid;Drought MYC类转录因子是bHLH转录因子超家族中的 一G—box元件对其表达极其重要Is]。2010年Andrea T 等报道bHLH家族转录因子NbbHLH1和NbbHLH2 员 ,编码植物中髓细胞组织增生蛋白(Myelocyto. matosis proteins,MYCs)。MYC的识别序列多为G— box CACGTG 。MYC转录因子具有多种调节功能, 能与PMT的启动子元件G-box相结合激活启动子, 正向烟碱的合成。敲除基因后,Ⅳ.benthamiana 的烟碱合成基因下调,叶片烟碱含量降低 。另外, Shoji T等2011年的EMSA实验显示NtMYC2b能与 PMT的G-box互作。实验已经证明NtMYC2基因参 参与许多生理与发育过程,如光信号、开花结实、根 的发育,以及虫咬、干旱、低温等各种胁迫应答。茉 莉酸(jasmonic acid,简称JA;茉莉酸甲酯,简称MeJA 一)在植物体内众多的基因,其中烟碱合成 的路径已基本被研究清楚,MYC是茉莉酸类激素响 与了打顶、伤害诱导、茉莉酸对烟碱合成的过 程 。MYC1a和MYC2a/2b同属MYC转录因子家 应途径中的核心转录因子,已有文献报道MYC2参与 JA活化的烟草生物碱合成 。 MYC家族与烟碱的合成密切相关。2004年 Bingfang X等已证实烟碱合成关键酶PMT启动子的 族,那么MYC1a是否参与对烟碱合成的呢?因 此,本文从烟草中克隆MYC1a基因,构建过表达载 体,探讨了NtMYC1a转录因子在烟碱生物合成中的 作用,旨在为阐明烟草中烟碱生物合成的机制奠 收稿日期:2016-01-30 基金项目:河南省烟草公司科技重点项目(HYKJ201308)。 作者简介:郭红祥(1974一),男,河南获嘉人,教授,博士,主要从事烟草生理生化研究工作。 并列第一作者:李富欣(1970一),男, 河南宜阳人,高级农艺师,博士,主要从事烟叶生产工作。 通讯作者:刘巧真。 l2 郭红祥等:NtMYCIa转录网 的妃降Lj功能初步分析 8l 定 础 l材料与方法 1.1 实验材料 从人…收戕培娴 If,种K326的根系, 液氮冷 冻处列! , 一8() 卜你 。收3 J】龄、K势 致的 I!l'f川Jl00 txmol/I M 进 处理,在处删24 h后 取样,川液瓤冷冻,一80 侏仃。取3月龄、K势-敛 的娴 , I l 处 20 d 取样,用液氮冷冻,~80 c【:保 、 1.2烟草根系RNA提取及cDNA合成 川.rl{Iz{)1法从娴 }II扶得总RNA, one Step l}rimeS{.ripl ’_PCR Kit(.raKaRa公司)反转埘之牛成 eDNA。 1.3克隆烟草的NtMYCIa基因 根 MY( 1 a(GenBmik髓求号GQ859158)没计一 引物,从娴 K326的c1)NA lf1兜隆到完 的CI)S序 列 I・ : TC.rAGA AAGC CrrGCAGGGGCCCGGGA l、_ GACq’( A—I rACAGC~1 FACCCAC:R: I'CGCCC~I I’GCT— CACCA.r .r FPAG{:( T( . Il1TCAGCAA(:-rc-r(卜戈0 线处分刖为Sma I干¨Kt. l胁切化点)。 1.4构建表达载体pS1300-NtMYC1a 将NIMYCl a PCR J 物切胶…收。利川Sma I、 n Il~}JJ牌x寸l s1 300找f水进i 舣酶切,之后切胶 【【jl收线 城仆。利川无缝 降试剂盒进行连接. 1.5烟草过表达载体的瞬时表达及检测 选取8~1 0 II¨}f】、 K良女,的娴株,将农干r菌 GV310l 株(pSI 300一NtMYCl a)注射人烟 ;3~4 d后收样,取样H寸 墩 |身t邮化,川液氮速冻后 卜一 80 冰 保 。娴 总RNA的挺取采川TRlzon法。 以总1/NA的反转求产物c1)NA为模板,利川娴 的 Actin((;cnBank:AFI26810)干1:为内参基 ,进 灾时 荧光定 RT—I)CR检测,J) ̄HfJ各引物序列 1。 表1 RT—PCR检测所用引物名称及其序列 jl物 称 J 列 NtActin NtMYCl n NtMYCI】1 NtMYC2a NlMYC2h NI}’MT qPCR柃测分析使川SYBR—Premix Ex Taq ”l1 ( raKaRa)试剂盒进行。反麻体系jn1卜:2 l c1)NA, 0.5 1 l|、反弓l物,l 2.5 I 2xSY}{|{一1)remix Ex Faq I1和9.5 L水。按_Il《{以卜 序进i :95℃30 S;95 5 s,57 30 s,72 30 s,共40个循环 .每个样 ^甄复测定3次 2结果与分析 2.1 NtMYCla基因的克隆与过表达载体的构建 以娴 的cDNA为模板克隆NtMYCI n ,得 到2046 bp的条带(1颦I 1),测序分析 叫 NtMYC1n 『大】序列 致。…收PCll 物连接psl300载体,转 化人肠杆菌DH5c ̄,筛选…性克隆。 2为双酶切分 析结果,H的条带分别 j psi 300载休的人小和Nt— MYCla的人小一敛。 M 5000 bp 3000 bp 200{1 bp ∞ ∽ 叩 图1 PCR扩增NtMYC1a结果 M 10000 bp 6000 bp 4000 bp 200(}bp 000 bp 500 bp 250 bp 图2 ps300一NtMYCla双酶切鉴定结果 2.2 NtMYCla的瞬时表达分析 从}冬1 3_口f以 …: 刈‘照I1 l 士II比,转化过表达 绒体ps300一NtMYC1 a叶片巾的NtMYC1n表达量I 升 并,增加J,2.9侪,表明转J 1人I能够增JJII NtMYCln的表达;过表达载体ps300一NtMYCl a x,J .!!《{ps300ck瞬时 达IJ ;‘干【j比,PM7 达 j-升 并,增加_r 4.6俯.衷l{』】NtMYC1 a埘娴协扼合成有正洲 控作川。 2.3茉莉酸对烟碱合成相关基因表达的影响 茉莉酸是凋控 碱合成的・种 嘤植物激素 t}M'1 足烟碱合成过 -I1的重要限迷怫。从 4 -J. 以行出,茉莉酸处 娴 后。PMT的 达_lI 升高近5 82 江西农业学报 28卷 喜_ 茛 函醐 倍,表明烟碱合成能力显著增加。同时也检测到 .6 5 4 3 2 l  0 MYCla、NtMYC1b、NtMYC2a、NtMYC2b基因的表达量 有不同幅度的升高,其中以NtMYCla基因的表达量 升高幅度最小,说明N ̄MYCla在茉莉酸烟碱合 成中的作用相对较小。 fYCln PMT 基因 图3 MYCla和PMT在转基因烟草中的表达分析 基凼 图4茉莉酸对烟碱合成相关基因表达的影响 2.4干旱对烟碱合成相关基因表达的影响 干旱是烟碱合成的一种非生物胁迫因素。从 图5中可以看出,干旱胁迫能使PMT的表达量升高2.3 倍,同时ⅣzMYC1a、NtMYC1b、NtMYC2a、M YC2b基 因的表达量分别升高4.9、3.1、1.2、1.3倍,表明舭一 MYCla在干旱烟碱合成中起重要作用。 MYCla MYClb M.v,c2a MYC2b PMT 基因 图5干旱对烟碱合成相关基因表达的影响 3讨论 烟碱的合成受到众多因素的影响且机制极 靛 函醐 其复杂,生物胁迫与非生物胁迫都影响烟碱的合成。6 5 4 3 2 l O  如打顶、抹权、虫咬会导致烟碱含量增加[6-8 3,干旱、 低温等不利环境因素也会影响到烟碱的合成。另外, 植物激素也是烟碱合成的重要因素,如茉莉酸、 脱落酸、生长素等。在烟草的栽培中,为了提高烟叶 质量,往往对烟株进行打顶,去除烟草的顶端生长优 势。打顶会引起烟株发生一系列的生理变化,例如根 系的二次生长、植物激素源改变、烟碱含量迅速增加 等 。 。烟株打顶是一种伤害诱导,能引起JA含量 的升高,JA能促进根系合成烟碱,MYC2转录因子家 族参与这一烟碱合成的过程 。本文结果显 示茉莉酸能够大幅度促进MYC2a/2b转录因子的表 达,而MYCla的表达量变化较小,说明打顶主要通过 MYC2a/2b转录因子烟碱的合成。 干旱也是影响烟碱合成的一个非生物胁迫因素。 本文结果显示干旱能够提高MYCla/lb和MYC2a/ 2b转录因子的表达,但MYCla/lb的表达增加幅度 明显大于MYC2a/2b的,说明干旱主要通过MYC1a/ 1b转录因子烟碱的合成。 参考文献: [1]Boter M,Ruiz-Rivero O.Conserved MYC transcirption factors play a key role in jasmonate signaling both in toma ̄and Ara一 6 叩s [J].Genes Dev,2004,18(13):1577—1591. 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(责任编辑:黄荣华) loids by haiy rroot cllltures of Dubo ̄ia leichhardtii transformed by Agrobacterium rhizo genes[J].Plant Science,1989,59(89):191—201. [10]Ellilot J M.The effects of stage of topping lfue—cured tobacco on certain properties of lue—f。cured leaves and smoke charac— [14]Riechem D E,Timko M P.Structure and expression of the gene family encoding putrescine N—。methyltransferase in N/c— otiana to ̄acllSrg I new clues to the evolutionary origin of cuhi— mnsifcs of cigamt ̄s[J].Tob Sci,1975,19:7-9. [11]易建华,贾志红,孙在军.打顶时间对烤烟根系形态及烟 碱含量的影响[J].安徽农业科学,2006(12):2762—2777. [12]Biechert S,Bmdschelm W,et a1.The oetadecauom pathway: signal molecules for the regulation of secondary path ways vated tobacco[J].Plant Mol Biol,1999,41:387—401. [15]陈发波,方平,姚启伦,等.玉米地方品种Glbl基因克隆及 其遗传多样性分析[J].南方农业学报,2014,45(8):1347 —1 352. [J].Proc Natl Acad Sci USA,1995,92:4099—4105. [13]Mano Y,Ohkawa H,Yamada Y.Produciton of tropane alka一 (责任编辑:黄荣华) 

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