拟南芥中茉莉素与乙烯信号互作的分子机制研究

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茉莉素和乙烯是两类重要的植物激素,调节植物的生长发育以及防御反应。前人报道发现茉莉素与乙烯可以协同调节一类植物抗病基因(如ERF1)的基因表达,并发现阻断茉莉素或乙烯信号通路后施加任意单种植物激素或者同时施加茉莉素和乙烯均不能诱导ER目的基因表达,暗示茉莉素与乙烯两种激素信号转导通路互相依赖并存在共同结点,但是具体的结点分子目前尚不明确。   ERF1是乙烯信号中重要的两个重要转录因子EIN3/EIL1的直接靶基因,我们使用反向遗传学策略首先研究ein3 eil1双突变体对茉莉素的反应,发现ein3 eil1对茉莉素诱导的抗病基因表达、耐受灰霉菌侵染能力、根伸长抑制以及根毛发生都体现出不同程度的不敏感。随后的基因芯片结果分析发现茉莉素诱导的基因中依赖COI1(茉莉素受体)的那部分里有82%的基因表达是依赖于EIN3/EIL1的,说明EIN3/EIL1对茉莉素信号转导通路十分重要。   酵母双杂交实验发现EIN3/EIL1与茉莉素信号通路中重要的转录抑制子JAZ蛋白直接结合,并发现EIN3的第200-500位氨基酸以及EIL1的第201-501位氨基酸的片段足以分别和JAZ1/3/9相互作用。JAZ蛋白含有Jas结构域的C端负责与EIN3/EIL1互作,而该区段也正是JAZ与茉莉素中首个发现的初级转录因子MYC2互作的区段。我们还通过遗传学实验、体外瞬时转化激活实验和染色质免疫共沉淀实验发现JAZ蛋白在体内抑制EIN3/EIL1与DNA的结合能力。   因为体外凝胶阻滞实验没有发现原核表达的JAZ蛋白可以直接干扰EIN3与标记探针的结合,我们猜测可能存在转录共抑制子参与到JAZ对EIN3的抑制过程。因为组蛋白去乙酰化酶6(HDA6)与COI1在免疫共沉淀实验中发现存在相互作用,而COI1与JAZ之间存在直接相互作用,我们首先用酵母双杂交实验验证了JAZ1/3/9与HDA6之间存在互作,并使用体外pull-down实验做进一步验证他们之间的相互作用。此外,HDA6与EIN3/EIL1之间也存在直接蛋白相互作用,并且发现茉莉素处理后可以抑制HDA6与EIN3之间的相互作用,说明HDA6可能作为一个转录共抑制子被JAZ招募到EIN3/EIL1上,调节组蛋白去乙酰化程度,从而调节EIN3/EIL1与DNA的结合能力。   遗传学实验发现,hda6突变体表现出对茉莉素的超敏感反应,并且这种超敏感可以被ein3 eil1突变所抑制,表明HDA6位于EIN3/EIL1的遗传学上游。此外,我们还观察到茉莉素处理后会造成ERF1上组蛋白乙酰化程度的增加,并且hda6突变体中组蛋白乙酰化程度比野生型更高。以上结果说明HDA6确为一个转录共抑制子参与到茉莉素信号转导途径。   另外,我们发现茉莉素处理后EIN3/EIL1蛋白量减少,并发现茉莉素处理诱导F-box蛋白EB目的基因表达。随后发现MYC2可以直接结合EBF1启动子上的MYC2结合位点,调控EB目的基因表达。ebf1突变体表现出对茉莉素的超敏感反应,并可以被ein3或eil1突变所抑制,表明茉莉素信号通路中存在一条依赖MYC2激活EBF1降解EIN3/EIL1的负反馈途径。
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