IbBBX24–IbTOE3–IbPRX17模块通过清除甘薯中的活性氧来增强甘薯对非生物胁迫耐受性

文章信息

题目：The IbBBX24–IbTOE3–IbPRX17 module enhances abiotic stress tolerance by scavenging reactive oxygen species in sweet potato

刊名：New Phytologist

作者：Huan Zhang，Shaozhen He et al.

单位：China Agricultural University

日期：13 November 2021‍

01

摘要

土壤盐分和干旱限制了甘薯的产量。过氧化物酶 (PRX) 清除活性氧 (ROS) 在植物胁迫响应期间是必不可少的，但在非生物胁迫下如何调节PRX表达尚不清楚。

在这里，我们报告 B box (BBX) 家族转录因子 IbBBX24通过与其启动子结合来激活 III 类过氧化物酶基因IbPRX17的表达。IbBBX24和IbPRX17的过表达显着提高了甘薯对盐和干旱胁迫的耐受性，而降低IbBBX24表达增加了它们的易感性。在非生物胁迫下，与野生型相比， IbBBX24-和IbPRX17-过表达系表现出更高的过氧化物酶活性和更低的H 2 O 2积累。RNA 测序分析显示 IbBBX24 调节编码 ROS 清除酶的基因的表达，包括 PRX。

此外，IbBBX24 与 APETALA2 (AP2) 蛋白 IbTOE3 之间的相互作用增强了 IbBBX24 激活IbPRX17转录的能力。IbTOE3的过表达通过清除 ROS 提高了烟草植物对盐和干旱胁迫的耐受性。

总之，我们的研究结果阐明了 IbBBX24–IbTOE3–IbPRX17 模块响应甘薯非生物胁迫的机制，并确定了开发具有增强的非生物胁迫耐受性的优良作物品种的候选基因。

02

技术路线

salt-tolerant sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) line‘ND98’,

salt-sensitive sweet potato variety ‘Lizixiang

Sequence isolation and analysis

qRT-PCR、RNA-seq

Production of transgenic plants

Assay for promoter activity

Assays for salt, drought and oxidation tolerance

Measurement of indices of abiotic stress tolerance

Electrophoretic mobility shift assay (EMSA)

Dual-luciferase assay

Subcellular localization analysis

Dual-luciferase assay

Transcriptional activation assay

Protein interaction assays

03

主要结果

3.1 非生物胁迫诱导IbBBX24及其启动子

我们之前进行了cDNA扩增片段长度多态性和RNA-seq分析，以鉴定耐盐甘薯品系ND98和盐敏感品种lizixiang在盐胁迫下的差异表达基因（DEG）和IbBBX24在两种种质之间差异表达。为了研究IbBBX24在非生物胁迫耐受中的潜在作用，我们在耐盐甘薯背景ND98中进行了qRT-PCR分析，以确定其在各种胁迫条件下的相对转录物丰度。用NaCl、PEG6000和H2O2处理1h后，IbBBX14的表达分别快速诱导了2.35倍、6.03倍和3.05倍，然后逐渐减少（图1a）。

在IbBBX24的2067 bp启动子区中鉴定了各种非生物胁迫响应元件

，包括冷和脱水响应元件（例如LTR、C-repeat/DRE和MBS）、抗氧化响应元件ARE、MeJA响应元件CGTCA基序和SA响应元件W1盒（图1b）。然后，我们产生携带5个50个IbBBX24启动子片段（proD1至proD5）的转基因烟草植株，并测量由相应启动子片段控制的GUS活性（图1b，c）。在1个月龄的幼苗中，所有启动子片段都驱动叶片、茎和根中的GUS活性（图1d）。353 bp proD5片段在所有组织中表现出比其他缺失片段更高的启动子活性（图1d），并且在叶片中被NaCl、PEG6000、H2O2、ABA、SA和IAA处理显著诱导（图1e）。这些结果表明，IbBBX24及其启动子是由非生物胁迫诱导的。

​

编辑切换为居中

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

​

编辑切换为居中

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

Fig. 1

3.2 IbBBX24的过度