MeJA响应的人参PgJAZ1基因克隆、表达与功能分析

作者：张儒^*; 谭时泉; 张变玲; 王媛媛; 曹颖; 胡颖婕

来源：中国细胞生物学学报, 2021, 43(10): 1964-1975.

• 人参
• PgJAZ1基因
• 功能分析
• 茉莉酸类
• 人参皂苷

茉莉酸类(jasmonates,JAs)是调控人参皂苷等次生代谢产物生物合成的重要激素,JAZ(jasmonate ZIM-domain)蛋白是茉莉酸信号途径中的重要调控因子。为了探究人参皂苷生物合成与JAZ基因及茉莉酸信号调控之间的关系,从新鲜4年生人参根中提取RNA,以其反转录合成的cDNA为模板,根据茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)诱导后的人参发根转录组测序结果筛选候选基因并设计引物,利用PCR扩增人参JAZ基因的cDNA全长,从基因组文库中克隆JAZ基因的启动子序列,对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析人参不同组织和发根中JAZ基因表达水平,并测定MeJA诱导的人参发根中皂苷、内源性JA和MeJA的含量。克隆得到人参JAZ基因,将其命名为PgJAZ1,其序列完整开放阅读框(ORF)长度为702 bp,编码233个氨基酸。氨基酸序列分析显示,该蛋白包含TIFY和CCT2(Jas结构域)两个保守的功能结构域。系统进化分析显示,PgJAZ1与黄花蒿AaJAZ1亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示,PgJAZ1在人参的根、叶、花及种子等部位中都有表达,在花中表达水平最高,而在不定根中表达水平最低。用MeJA和SA(salicylic acid)进行处理后发现,PgJAZ1受MeJA的诱导和SA的抑制,且在MeJA诱导12 h内达到最高表达水平。启动子分析显示,PgJAZ1基因启动子中包含MeJA、SA和激素响应元件,以及MYB、MYC和WRKY转录因子结合位点;MeJA诱导后的人参皂苷、内源性JA和MeJA含量与PgJAZ1表达水平高度一致。结果提示,PgJAZ1可能参与MeJA介导的人参皂苷生物合成。

• 单位
  生命科学学院; 材料与化工学院; 湖南师范大学; 湖南工程学院