2月14日,The Plant Cell在線發(fā)布了中科院分子結(jié)構(gòu)綠色植物科學合理非凡創(chuàng)新中心巫永睿課題組題寫ABA-induced Phosphorylation of basic Leucine Zipper 29, ABSCISIC ACID INSENSITIVE 19 and Opaque2 by SnRK2.2 Enhances Gene Transactivation for Endosperm Filling in Maize的科學研究畢業(yè)論文。該精英團隊上年看到了第一個管控苞米注漿起止的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ZmABI19(Yang, et al., Plant Cell, 2021)。在這個基礎(chǔ)上,科學研究工作人員發(fā)覺了管控該全過程的第二個重要轉(zhuǎn)錄因子ZmbZIP29,并表明了ABA數(shù)據(jù)信號對苞米胚乳注漿的分子生物學作用。
在ZmABI19的工作上,她們發(fā)覺ZmABI19立即管控胚乳注漿關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子O2,及其別的好幾個胚乳特異性表述的注漿管控轉(zhuǎn)錄因子(Pbf1, ZmbZIP22, O11, NAC130等),胚乳底材裝運層精準定位的糖轉(zhuǎn)運蛋白遺傳基因SWEET4c。此外,ZmABI19還立即管控胚生長發(fā)育與盾片貯藏化學物質(zhì)生成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Vp1及其好幾個植物生長激素有關(guān)因素。以上研究表明ZmABI19是協(xié)作子粒初期生長發(fā)育與注漿起止的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。殊不知,注漿起止管控還有哪些因素參加及其遭受什么數(shù)據(jù)信號管控還很不清楚。
科學研究隊伍發(fā)覺注漿起止時,胚乳中ABA生長激素成分快速升高。身體之外塑造野生型胚乳時,適當ABA會推動O2表述。與此同時她們發(fā)覺,ABA也可提高ZmABI19對O2的轉(zhuǎn)錄激話。殊不知,當把zmabi19突變體胚乳用ABA解決后,發(fā)覺O2依然可以回應(yīng)ABA數(shù)據(jù)信號,表明除開ZmABI19,還具有別的能回應(yīng)ABA數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)錄因子管控O2表述。早期研究發(fā)現(xiàn)O2啟動子起始密碼子上下游400-500 bp為O2轉(zhuǎn)錄活力的主要地區(qū)。在該區(qū)域中除開ZmABI19鑒別的2個RY元器件外,存有一個回應(yīng)ABA數(shù)據(jù)信號的ABRE元器件。ABRE元件可被bZIP家族的轉(zhuǎn)錄因子融合。苞米基因有128個bZIP轉(zhuǎn)錄因子,在其中83個bZIP轉(zhuǎn)錄因子可在種籽中表述。根據(jù)公共數(shù)據(jù)中的RNA-seq數(shù)據(jù)信息開展共表達剖析,發(fā)覺僅有ZmbZIP29的表述方式與ZmABI19高度一致,因而該轉(zhuǎn)錄因子被評為備選研究對象。
根據(jù)一系列分子結(jié)構(gòu)與生化實驗,科學研究工作人員確認了ZmbZIP29可鑒別并激話O2表述。ZmbZIP29與ZmABI19蛋清互作并協(xié)作提高O2表述。ABA可進一步增強其協(xié)作激話工作能力,表明ZmbZIP29和ZmABI19均是回應(yīng)ABA數(shù)據(jù)信號的胚乳注漿起止關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。相近zmabi19突變體,ZmbZIP29基因突變后O2表述水準及其貯藏蛋清成分顯著降低。對比zmbzip29和zmabi19突變體,zmbzip29;zmabi19雙突變體子粒缺點更為嚴重,蛋清成分降低大量。除此之外,在胚乳灌漿期過表達ZmbZIP29和ZmABI19可提升子粒蛋清成分和百粒重。
那麼,ABA是怎樣提高ZmbZIP29和ZmABI19的轉(zhuǎn)錄激話工作能力的呢?科學研究工作人員發(fā)覺蛋白激酶SnRK2.2可以與這兩個轉(zhuǎn)錄因子互作,ABA能根據(jù)SnRK2.2對ZmbZIP29和ZmABI19開展磷酸化,從而提高了他們的轉(zhuǎn)錄激話工作能力,與此同時她們發(fā)覺ABA還可以誘發(fā)SnRK2.2磷酸化O2轉(zhuǎn)錄因子自身,進而推動O2對本身及其中下游遺傳基因的轉(zhuǎn)錄激話工作能力。根據(jù)液相色譜儀-質(zhì)譜分析液質(zhì)質(zhì)剖析,科學研究工作人員發(fā)覺ZmbZIP29的T75、ZmABI19的T57和O2的T387遭受了SnRK2.2的磷酸化裝飾。
該科學研究表明了ABA數(shù)據(jù)信號推動子粒注漿的分子結(jié)構(gòu)原理,即根據(jù)SnRK2.2磷酸化2個重要注漿起止因素ZmbZIP29和ZmABI19及其注漿關(guān)鍵管控因素O2,運行和推動注漿過程。
有關(guān)科學研究工作中獲得了中國科學院戰(zhàn)略主導(dǎo)高新科技重點和自然科學基金項目的支助。
ABA根據(jù)SnRK2.2磷酸化2個重要注漿起止因素ZmbZIP29和ZmABI19及其注漿關(guān)鍵管控因素O2,運行和推動注漿過程示意圖
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