园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (2): 309-320.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0757
董晓南1, 吕红梅1, 赵立群3, 何秉青4, 张姣姣1, 赵冰1, 郭仰东1,2,*(), 张娜1,2,*(
)
收稿日期:
2023-10-07
修回日期:
2024-01-07
出版日期:
2024-02-25
发布日期:
2024-02-26
通讯作者:
基金资助:
DONG Xiaonan1, LÜ Hongmei1, ZHAO Liqun3, HE Bingqing4, ZHANG Jiaojiao1, ZHAO Bing1, GUO Yangdong1,2,*(), ZHANG Na1,2,*(
)
Received:
2023-10-07
Revised:
2024-01-07
Published:
2024-02-25
Online:
2024-02-26
摘要:
促丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)级联途径在植物的多种发育和生理过程中发挥重要作用,并应对各种生物和非生物胁迫。本研究中利用农杆菌介导的遗传转化方法获得了SlMAPKKK43过表达植株和CRISPR-Cas9介导的SlMAPKKK43敲除突变体,用灰葡萄孢接种转基因株系的离体叶片和果实,分析发现SlMAPKKK43正调控番茄对灰霉病的抗性。为进一步解析SlMAPKKK43调控番茄灰霉病抗性的分子机制,利用Pull down-MS技术筛选到已知的灰霉病调控因子SlMKK2和SlMKK4可能作为SlMAPKKK43的底物,利用体外磷酸化试验初步验证SlMAPKKK43可以磷酸化SlMKK2和SlMKK4。
董晓南, 吕红梅, 赵立群, 何秉青, 张姣姣, 赵冰, 郭仰东, 张娜. SlMAPKKK43调控番茄对灰霉病的抗性[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 309-320.
DONG Xiaonan, LÜ Hongmei, ZHAO Liqun, HE Bingqing, ZHANG Jiaojiao, ZHAO Bing, GUO Yangdong, ZHANG Na. SlMAPKKK43 Regulates Tomato Resistance to Gray Mold[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(2): 309-320.
用途 Function | 引物名称 Primer name | 序列(5′-3′) Sequence |
---|---|---|
扩增基因全长 Full length amplification | SlMAPKKK43 | F:ATGGATAGTCCCACAATGACCAA R:TTTGACATTCATTGCCGCCG |
构建过表达载体 Construct overexpression vector | 1305-SlMAPKKK43 | F:AGCTCGGTACCCGGGGATCCATGGATAGTCCCACAATGACCAA R:ATGGTCTTTGTAGTCAAGCTTTTTGACATTCATTGCCGCCG |
构建基因编辑载体 Construct gene editing vector | PB-SlMAPKKK43 | BsF:ATATATGGTCTCGATTGAAGTATCAGCAGCCTGACGGTT BsR:ATTATTGGTCTCGAAACGAAGAGTACAGTCGTCTTCCAA F0:TGAAGTATCAGCAGCCTGACGGTTTTAGAGCTAGAAATAGC R0:AACGAAGAGTACAGTCGTCTTCCAATCTCTTAGTCGACTCTAC |
qRT-PCR | qSlMAPKKK43 | F:CACATTCGAACTGGACGGGA R:CATGGGCTGATTTCCCTGGT |
qSlUbi3 | F:TCCATCTCGTGCTCCGTCT R:CTGAACCTTTCCAGTGTCATCAA | |
qSlEFα | F:GGAACTTGAGAAGGAGCCTAAG R:CAACACCAACAGCAACAGTCT | |
过表达植株鉴定 Identification of overexpressing lines | OE- SlMAPKKK43 | F:GATGACGCACAATCCCACTATCC R:CCATCACCAGAATCCAACTTATCG |
基因编辑植株鉴定 Identification of gene edited lines | CR- SlMAPKKK43 | F1:ATGGATAGTCCCACAATGACCAA R1:TCCACATACCTTCTCTCATTTTCCC F2:ACTCTTGATGGTTGTCTCCACAA R2:TTTCCTGTATCGAGAAGGGAATGC |
表1 本研究中所用的引物
Table 1 The primers used in this study
用途 Function | 引物名称 Primer name | 序列(5′-3′) Sequence |
---|---|---|
扩增基因全长 Full length amplification | SlMAPKKK43 | F:ATGGATAGTCCCACAATGACCAA R:TTTGACATTCATTGCCGCCG |
构建过表达载体 Construct overexpression vector | 1305-SlMAPKKK43 | F:AGCTCGGTACCCGGGGATCCATGGATAGTCCCACAATGACCAA R:ATGGTCTTTGTAGTCAAGCTTTTTGACATTCATTGCCGCCG |
构建基因编辑载体 Construct gene editing vector | PB-SlMAPKKK43 | BsF:ATATATGGTCTCGATTGAAGTATCAGCAGCCTGACGGTT BsR:ATTATTGGTCTCGAAACGAAGAGTACAGTCGTCTTCCAA F0:TGAAGTATCAGCAGCCTGACGGTTTTAGAGCTAGAAATAGC R0:AACGAAGAGTACAGTCGTCTTCCAATCTCTTAGTCGACTCTAC |
qRT-PCR | qSlMAPKKK43 | F:CACATTCGAACTGGACGGGA R:CATGGGCTGATTTCCCTGGT |
qSlUbi3 | F:TCCATCTCGTGCTCCGTCT R:CTGAACCTTTCCAGTGTCATCAA | |
qSlEFα | F:GGAACTTGAGAAGGAGCCTAAG R:CAACACCAACAGCAACAGTCT | |
过表达植株鉴定 Identification of overexpressing lines | OE- SlMAPKKK43 | F:GATGACGCACAATCCCACTATCC R:CCATCACCAGAATCCAACTTATCG |
基因编辑植株鉴定 Identification of gene edited lines | CR- SlMAPKKK43 | F1:ATGGATAGTCCCACAATGACCAA R1:TCCACATACCTTCTCTCATTTTCCC F2:ACTCTTGATGGTTGTCTCCACAA R2:TTTCCTGTATCGAGAAGGGAATGC |
图2 SlMAPKKK43在番茄不同组织中表达量的qRT-PCR分析(A)及在线(http://bar.utoronto.ca/eplant_tomato/)查询结果(B) 不同的字母表示差异显著(P < 0.05)。
Fig. 2 qRT-PCR analysis of the expression of SlMAPKKK43 in different tomato tissues(A)and online (http://bar.utoronto.ca/eplant_tomato/)query results(B) Different letters above the columns indicated statistically significant differences(P < 0.05).
图5 SlMAPKKK43基因编辑植株的鉴定 A:SlMAPKKK43编辑靶位点示意图;B:两种基因编辑类型序列及测序结果;C:两种基因编辑类型编码氨基酸序列预测结果。
Fig. 5 Identification of SlMAPKKK43 gene-edited plants A:Schematic diagram of SlMAPKKK43 gene editing target site;B:Sequence diagrams and sequencing results of two types of gene editing;C:Prediction results of amino acid sequences encoded by two gene editing types.
图6 番茄野生型(WT)、SlMAPKKK43转基因(OE)和基因编辑(CR)株系离体叶片和果实接种灰葡萄孢后的表型及病斑面积
Fig. 6 Phenotype and lesion area of tomato wild-type(WT),SlMAPKKK43 transgenic(OE)and gene-edited(CR)lines after inoculation with Botrytis cinerea
基因ID Gene ID | 基因注释 Description |
---|---|
Solyc04g071615 | 脱落酸应激成熟蛋白 Abscicic acid stress ripening protein 4 |
Solyc04g074410 | 油菜素类固醇调节基因 Protein EXORDIUM-like |
Solyc03g123800 | SlMKK2 Mitogen-activated protein kinase kinase 4/5 |
Solyc02g080670 | L-抗坏血酸氧化酶同源物 L-ascorbate oxidase homolog |
Solyc06g062370 | 磷酸酶 Acid phosphatase 1 |
Solyc03g097920 | SlMKK4 SF344-mitogen-activated kinase kinase kinase |
Solyc02g086880 | 脱氢酶 Formate dehydrogenase |
Solyc01g091330 | 谷胱甘肽转移酶 Glutathione S-transferase zeta class-like isoform X1 |
Solyc01g007260 | F-box 蛋白 MORE AXILLARY GROWTH2 Protein SMAX1-LIKE 3 |
表2 SlMAPKKK43互作蛋白筛选结果列表(部分)
Table 2 List of interaction proteins screened with SlMAPKKK43(Partial)
基因ID Gene ID | 基因注释 Description |
---|---|
Solyc04g071615 | 脱落酸应激成熟蛋白 Abscicic acid stress ripening protein 4 |
Solyc04g074410 | 油菜素类固醇调节基因 Protein EXORDIUM-like |
Solyc03g123800 | SlMKK2 Mitogen-activated protein kinase kinase 4/5 |
Solyc02g080670 | L-抗坏血酸氧化酶同源物 L-ascorbate oxidase homolog |
Solyc06g062370 | 磷酸酶 Acid phosphatase 1 |
Solyc03g097920 | SlMKK4 SF344-mitogen-activated kinase kinase kinase |
Solyc02g086880 | 脱氢酶 Formate dehydrogenase |
Solyc01g091330 | 谷胱甘肽转移酶 Glutathione S-transferase zeta class-like isoform X1 |
Solyc01g007260 | F-box 蛋白 MORE AXILLARY GROWTH2 Protein SMAX1-LIKE 3 |
图7 SlMAPKKK43-MBP在体外直接磷酸化SlMKK2-MBP-His和SlMKK4-MBP-His α-pSer/Thr为通用型磷酸化丝氨酸/苏氨酸抗体,α-MBP为麦芽糖结合蛋白抗体,α-His为多组氨酸标签蛋白抗体,ALP为碱性磷酸酶,能对底物去磷酸化。
Fig. 7 SlMAPKKK43-MBP directly phosphorylates SlMKK2-MBP-His and SlMKK4-MBP-His in vitro α-pSer/Thr is a phosphoserine/threonine antibody,α-MBP is a maltose-binding protein antibody,α-His is His tag antibody,and ALP is an alkaline phosphatase that dephosphorylates substrates.
[1] |
|
[2] |
doi: 10.1111/j.1365-313X.2006.02863.x pmid: 16965555 |
[3] |
|
[4] |
doi: 10.1042/BJ20080625 pmid: 18570633 |
[5] |
|
[6] |
doi: 10.1111/j.1364-3703.2011.00783.x pmid: 22471698 |
[7] |
|
[8] |
Group M. 2002. Mitogen-activated protein kinase cascades in plants:a new nomenclature. Trends in Plant Science, 7 (7):301-308.
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
doi: 10.1007/s11103-015-0295-0 pmid: 25680457 |
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
pmid: 9032988 |
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
doi: 10.3389/fpls.2012.00169 pmid: 22837762 |
[24] |
doi: 10.1038/s41467-023-38103-6 pmid: 37142566 |
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
doi: 10.1111/j.1364-3703.2007.00417.x pmid: 20507522 |
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
doi: 10.1016/j.tplants.2014.10.001 pmid: 25457109 |
[36] |
|
[37] |
doi: 10.1093/bioinformatics/17.9.847 pmid: 11590104 |
[38] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0418 |
周洁, 李甜竹, 刘汝懿, 李陈浩, 袁泽南, 李建明. 2023. 空气湿度与土壤含水量耦合对番茄灰霉病的影响. 园艺学报, 50 (8):1779-1792.
|
[1] | 韩荧, 段颖, 牛一杰, 李衍素, 贺超兴, 孙敏涛, 王君, 李强, 陈双臣, 闫妍. 腐殖酸生物降解地膜提高番茄品质的转录代谢机制研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1758-1772. |
[2] | 龚小雅, 李贤, 周新刚, 吴凤芝. 分蘖洋葱伴生番茄诱导的根际微生物对根结线虫病的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1913-1926. |
[3] | 孟思达, 韩磊磊, 相恒佐, 朱美玉, 冯 珍, 叶云珠, 孙美华, 李艳冰, 赵利萍, 谭昌华, 齐明芳, 李天来. 番茄心室数的调控机制研究进展[J]. 园艺学报, 2024, 51(7): 1649-1664. |
[4] | 马星云, 范冰丽, 唐光彩, 贾芝琪, 李营, 薛东齐, 张世文. DXR调控番茄叶绿体发育、花色与果实着色机制初探[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1241-1255. |
[5] | 张文静, 徐大勇, 吴倩琳, 杨佛, 信丙越, 曾昕, 李峰. 拮抗番茄灰霉病的贝莱斯芽孢杆菌XDY66基因组分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1413-1425. |
[6] | 王永珍, 张剑国, 刘彩虹, 李思蓓, 吕甜甜. 番茄新品种‘圆红212’[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1435-1436. |
[7] | 刘泽营, 孙帅, 刘志强, 崔霞, 李仁. 番茄尖果脐突变体的生理特性及其候选基因分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 982-992. |
[8] | 李品, 甘宁, 陈家伟, 项思翔, 沈静漪, 欧阳波, 卢永恩. 番茄自然群体磷利用效率分析及耐低磷种质筛选[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 993-1004. |
[9] | 杨婷, 席德慧, 夏明, 李佳楠. α-苦瓜素基因提高番茄对烟草花叶病毒抗性的机理研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 1126-1136. |
[10] | 胡志峰, 邵景成, 张莉. 番茄新品种‘陇番15号’[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 917-918. |
[11] | 刘根忠, 李方曼, 葛平飞, 陶金宝, 张星雨, 叶志彪, 张余洋. 番茄抗坏血酸含量相关QTL定位及候选基因鉴定[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 219-228. |
[12] | 董舒超, 洪骏, 凌嘉怡, 谢紫欣, 张胜军, 赵丽萍, 宋刘霞, 王银磊, 赵统敏. 番茄抗旱性的全基因组关联分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 229-238. |
[13] | 徐琴, 王嘉颖, 张曼楠, 萧志浩, 郑涵楷, 卢永恩, 王涛涛, 张余洋, 张俊红, 叶志彪, 叶杰. 番茄苗期耐盐相关遗传位点鉴定及分子标记开发[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 239-252. |
[14] | 杨亮, 刘欢, 马燕勤, 李菊, 王海娥, 周玉洁, 龙海成, 苗明军, 李志, 常伟. 利用CRISPR/Cas9技术创制高番茄红素番茄新材料[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 253-265. |
[15] | 闫超凡, 孙雪梅, 钟启文, 邵登魁, 邓昌蓉, 文军琴. 番茄20S蛋白酶体基因家族鉴定及生物信息学分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 266-280. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 2012 《园艺学报》编辑部 京ICP备10030308号-2 国际联网备案号 11010802023439
编辑部地址: 北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院蔬菜花卉研究所 邮编: 100081
电话: 010-82109523 E-Mail: yuanyixuebao@126.com
技术支持:北京玛格泰克科技发展有限公司