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巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析

李芳燕 夏晓雪 吴梦洁 洪家都 程龙军

李芳燕, 夏晓雪, 吴梦洁, 洪家都, 程龙军. 巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
引用本文: 李芳燕, 夏晓雪, 吴梦洁, 洪家都, 程龙军. 巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
LI Fangyan, XIA Xiaoxue, WU Mengjie, HONG Jiadu, CHENG Longjun. Response of Eucalyptus grandis EgrCIN1 to abiotic stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
Citation: LI Fangyan, XIA Xiaoxue, WU Mengjie, HONG Jiadu, CHENG Longjun. Response of Eucalyptus grandis EgrCIN1 to abiotic stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348

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巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
基金项目: 浙江省科技厅重大科技专项(2021C02070-6)
详细信息
    作者简介: 李芳燕(ORCID: 0000-0003-0037-1197),从事林木抗逆育种。E-mail: 13598072239@163.com
    通信作者: 程龙军(ORCID: 0000-0001-8994-8006),副教授,博士,从事植物分子遗传学研究。E-mail: ljcheng@zju.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3

Response of Eucalyptus grandis EgrCIN1 to abiotic stress

  • 摘要:   目的  对巨桉Eucalyptus grandis中特有的低温响应基因EgrCIN1(Eucgr.B02882)序列及其表达特征进行分析,并探索其在植物低温响应中发挥的功能,以丰富桉树抗寒基因资源。  方法  利用生物信息学手段分析EgrCIN1基因、蛋白序列的特征和启动子上的顺式作用元件信息;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析EgrCIN1在巨桉不同组织及4 ℃不同时间、干旱、300 mmol·L−1氯化钠(NaCl)、100 μmol·L−1脱落酸(ABA)和100 μmol·L−1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下植株叶片中的表达特征;通过EgrCIN1::GFP载体瞬时转化烟草Nicotiana tabacum进行亚细胞定位;并构建CaMV35S启动子驱动的过表达载体异源转化拟南芥Arabidopsis thaliana,获得3个转基因纯合株系后,对其进行−6 ℃低温、0.5 μmol·L−1ABA等逆境处理,分析EgrCIN1在低温胁迫响应中发挥的功能。  结果  EgrCIN1是巨桉中特有的基因,不含内含子,没有跨膜结构,启动子含有多个与逆境响应相关的顺式作用元件。该基因在茎和叶片中都有表达,而在根中不表达;在叶片中其表达受低温处理强烈诱导;同时,干旱、高盐和ABA等非生物逆境因子也能诱导叶片中EgrCIN1的表达,其编码蛋白被定位在叶绿体中。拟南芥中EgrCIN1过表达转基因株系对低温耐受性提高,对外源ABA敏感程度增强。  结论  EgrCIN1是在叶绿体表达,并可能通过ABA依赖途径参与植物低温胁迫响应,提高植物对低温的抗性。图8表2参27
  • 图  1  4 ℃低温处理不同时间下EgrCIN1的定量表达         

    Figure  1  Relative expression of EgrCIN1 gene under 4 ℃ low temperature treatment for different time

    图  2  EgrCIN1蛋白二级结构(A)和跨膜结构(B)预测

    Figure  2  Prediction of EgrCIN1 protein secondary structure (A) and transmembrane structure (B)

    图  3  EgrCIN1在巨桉不同组织中的定量表达

    Figure  3  Quantitative expression of EgrCIN1 in different tissues of E. grandis

    图  4  EgrCIN1蛋白在烟草表皮细胞中的表达(标尺为50 μm)

    Figure  4  Expression of EgrCIN1 protein in tobacco epidermis cell(the bar is 50 μm)

    图  5  野生型和EgrCIN1过表达转基因株系中EgrCIN1的半定量PCR

    Figure  5  Semi-quantitative PCR of EgrCIN1 in wild type and EgrCIN1 overexpression transgenic lines

    图  6  野生型和EgrCIN1转基因株系低温处理后的表型(A)和存活率(B)

    Figure  6  Phenotype (A) and survival (B) of wild-type and EgrCIN1 transgenic lines after cold treatment

    图  7  野生型和EgrCIN1过表达株系0.5 μmol·L−1 ABA处理10 d后的表型

    Figure  7  Phenotypes of wild-type and EgrCIN1 overexpression lines treated with 0.5 μmol·L−1 ABA after 10 days

    图  8  巨桉幼苗高盐、干旱(A)和ABA、MeJA(B)处理下EgrCIN1的定量表达

    Figure  8  Quantitative expression of EgrCIN1 in E. grandis seedlings under high salt, drought (A) and ABA, MeJA (B) treatments

    表  1  引物列表

    Table  1.   Primers

    用途引物名称引物序列(5′→3′)
    35S::EgrCIN1载体构建 35S::EgrCIN1-F cgggggtaccATGGCTTCTTCACCTTGCAAAA
    35S::EgrCIN1-R gctctagaTCATCGGACATGGGGAATTACA
    35S::EgrCIN1::GFP载体构建 EgrCIN1::GFP-F gctctagaATGGCTTCTTCACCTTGCAAAA
    EgrCIN1::GFP-R cgggggtaccTCGGACATGGGGAATTACA
    半定量PCR EgrCIN1-F AGCCTATGCTTGTACTCCACCA
    EgrCIN1-R TTGCCGCCCTCGGCGCGGATGA
    AtACTIN-F TAGGCCAAGACATCATGGTGTCAT
    AtACTIN-R GTTGTACGACCACTGGCGTACAAG
    实时荧光定量 PCR EgrACTIN-F CCCGCTATGTATGTCGC
    EgrACTIN-R AAGGTCAAGACGGAGGAT
    qEgrCIN1-F ATGGCTTCTTCACCTTGCAAAA
    qEgrCIN1-R TCATCGGACATGGGGAATTACA
      说明:引物前小写字母为酶切位点及保护碱基
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    表  2  EgrCIN1基因启动子上的顺式作用元件

    Table  2.   Cis-elemtents in the promoter of EgrCIN1

    名称位置基序(5′→3′)数量功能
    ABRE 1 165−、1 165+ GTGCAC 2 ABA响应元件
    ERE 706+ ATTTAAA 1 乙烯响应元件
    LTR 420− AAAGCC 1 低温响应元件
    MYB 1 378+、1 152−、1 330+、1 378+ TAACCA 4 干旱、ABA响应元件
    MYC 104−、935−、630−、622+、1 015−、668+ CATTTG 6 干旱、ABA响应元件
    W-box 1 012−、1 280−、1 149− TTGACC 3 真菌诱导反应元件
      说明:+表示正义链,−表示反义链
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-11
  • 录用日期:  2022-07-04
  • 修回日期:  2022-07-04

巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
    基金项目:  浙江省科技厅重大科技专项(2021C02070-6)
    作者简介:

    李芳燕(ORCID: 0000-0003-0037-1197),从事林木抗逆育种。E-mail: 13598072239@163.com

    通信作者: 程龙军(ORCID: 0000-0001-8994-8006),副教授,博士,从事植物分子遗传学研究。E-mail: ljcheng@zju.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3

摘要:   目的  对巨桉Eucalyptus grandis中特有的低温响应基因EgrCIN1(Eucgr.B02882)序列及其表达特征进行分析,并探索其在植物低温响应中发挥的功能,以丰富桉树抗寒基因资源。  方法  利用生物信息学手段分析EgrCIN1基因、蛋白序列的特征和启动子上的顺式作用元件信息;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析EgrCIN1在巨桉不同组织及4 ℃不同时间、干旱、300 mmol·L−1氯化钠(NaCl)、100 μmol·L−1脱落酸(ABA)和100 μmol·L−1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下植株叶片中的表达特征;通过EgrCIN1::GFP载体瞬时转化烟草Nicotiana tabacum进行亚细胞定位;并构建CaMV35S启动子驱动的过表达载体异源转化拟南芥Arabidopsis thaliana,获得3个转基因纯合株系后,对其进行−6 ℃低温、0.5 μmol·L−1ABA等逆境处理,分析EgrCIN1在低温胁迫响应中发挥的功能。  结果  EgrCIN1是巨桉中特有的基因,不含内含子,没有跨膜结构,启动子含有多个与逆境响应相关的顺式作用元件。该基因在茎和叶片中都有表达,而在根中不表达;在叶片中其表达受低温处理强烈诱导;同时,干旱、高盐和ABA等非生物逆境因子也能诱导叶片中EgrCIN1的表达,其编码蛋白被定位在叶绿体中。拟南芥中EgrCIN1过表达转基因株系对低温耐受性提高,对外源ABA敏感程度增强。  结论  EgrCIN1是在叶绿体表达,并可能通过ABA依赖途径参与植物低温胁迫响应,提高植物对低温的抗性。图8表2参27

English Abstract

李芳燕, 夏晓雪, 吴梦洁, 洪家都, 程龙军. 巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
引用本文: 李芳燕, 夏晓雪, 吴梦洁, 洪家都, 程龙军. 巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
LI Fangyan, XIA Xiaoxue, WU Mengjie, HONG Jiadu, CHENG Longjun. Response of Eucalyptus grandis EgrCIN1 to abiotic stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
Citation: LI Fangyan, XIA Xiaoxue, WU Mengjie, HONG Jiadu, CHENG Longjun. Response of Eucalyptus grandis EgrCIN1 to abiotic stress[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348

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