园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (10): 2567-2581.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0761
• 遗传育种·种质资源·分子生物学 • 下一篇
        
               		赵亚如1,2, 王磊磊1,2, 孔冠焯1,2, 李泓1,2, 郑锦涛1,2, 岳伊涵1,2, 史巧芳1,2, 赵晓春1, 余义和1,2,*(
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收稿日期:2025-05-27
									
				
											修回日期:2025-06-27
									
				
									
				
											出版日期:2025-10-25
									
				
											发布日期:2025-10-28
									
			通讯作者:
					基金资助:
        
               		ZHAO  Yaru1,2, WANG  Leilei1,2, KONG  Guanzhuo1,2, LI  Hong1,2, ZHENG  Jintao1,2, YUE  Yihan1,2, SHI  Qiaofang1,2, ZHAO  Xiaochun1, YU  Yihe1,2,*(
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Received:2025-05-27
									
				
											Revised:2025-06-27
									
				
									
				
											Published:2025-10-25
									
				
											Online:2025-10-28
									
			摘要:
细胞分裂素CPPU[forchlorfenuron,N-(2-chloro-4-pyridinyl)-N-phenylurea]处理葡萄花序后能显著提高葡萄的坐果率,但分子机制尚不清楚。为阐明异戊烯基转移酶基因VlIPT12在CPPU处理后的表达及其特定转录因子调控的分子机制,从‘巨峰’葡萄中克隆得到VlIPT12基因,对其进行生物信息分析、表达特性与转录调控分析。结果显示,VlIPT12基因全长984 bp,具有IPT家族特有的ATP/ADP结合位点(P-loop motif),定位在细胞核。VlIPT12基因在幼果中表达量最高,其次是花序和卷须,在叶片中表达量最低。CPPU处理葡萄花序后,VlIPT12基因表达量显著低于对照。VlIPT12启动子响应水杨酸和茉莉酸甲酯的处理。VlWRKY14和VlTCP5作为VlIPT12的关键转录因子,在CPPU处理后的表达模式与VlIPT12一致,并且可以与VlIPT12启动子关键位点(P1、P2、P4)结合促进其表达。综上所述,CPPU处理葡萄花序后,VlIPT12表达量下降,转录因子VlWRKY14和VlTCP5可以与VlIPT12启动子的关键位点结合,正调控VlIPT12在幼果中的表达。
赵亚如, 王磊磊, 孔冠焯, 李泓, 郑锦涛, 岳伊涵, 史巧芳, 赵晓春, 余义和. 葡萄转录因子VlWRKY14和VlTCP5响应外源CPPU并调控VlIPT12的表达[J]. 园艺学报, 2025, 52(10): 2567-2581.
ZHAO Yaru, WANG Leilei, KONG Guanzhuo, LI Hong, ZHENG Jintao, YUE Yihan, SHI Qiaofang, ZHAO Xiaochun, YU Yihe. Transcription Factors VlWRKY14 and VlTCP5 Respond to Exogenous CPPU and Regulate the Expression of VlIPT12 in Grape[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(10): 2567-2581.
| 用途 Usage  |  引物名称 Primer name  |  正向引物(5′-3′) Forward primer  |  反向引物(5′-3′) Reverse primer  | 
|---|---|---|---|
| 基因克隆 Gene clone  |  FL-VlIPT12 | GGACCTCACCATGGATGTCTCC | CTAGTGGGTTGCTGCTAGGGCA | 
| Pro-VlIPT12 | GGGCAATTTGGGTCTGAAGTGCT | GTAGAATCAGAGATGCAGCAACCG | |
| FL-VlWRKY14 | GTGATCCTTCAGCTGGTTTCCCA | CCAAGTTTATGCCAGGACCCTTG | |
| FL-VlTCP5 | CCTGCACGCTGGACCATCAAGAA | CCATGGCGAAGCATACTATCTGGC | |
| GUS活性验证 GUS activity verification  |  GUS-ProVlIPT12 | TGGGCCCGGCGCGCCAAGCTTG GGCAATTTGGGTCTGAAGTGCT  |  GGTGGACTCCTCTTAGAATTCGT AGAATCAGAGATGCAGCAACCG  | 
| 亚细胞定位 Subcellular localization  |  YFP-VlIPT12 | ATGGGATCTACTAGTGAATTCGGACCTCACCATGGATGTCTCC | GGGGGTACCGTCGACGGATCCCTAGTGGGTTGCTGCTAGGGCA | 
| DLR验证 DLR verification  |  LUC-VlIPT12 | GTCGACGGTATCGATAAGCTTGGACCTCACCATGGATGTCTCC | CGCTCTAGAACTAGTGGATCC CTAGTGGGTTGCTGCTAGGGCA  | 
| Y1H验证 Y1H verification  |  TCP5-IPT12-TFBD1 | GAGGAACCATTCTTCAAAGTGGG | CCCAAATTGCCCATGATTATGGC | 
| TCP5-IPT12-TFBD2 | GATTTGATACGAGTCATCTGG | ACCGACATCTGATTCCTATCC | |
| TCP5-IPT12-TFBD3 | GGATATCAACATCACCCTGCCC | TTAGCTTGGAGTGGTGGCCC | |
| WRKY14-IPT12-TFBD1 | GTACTATTGACCTTACGCGC | GCCTACGAGTAAATGATAGTC | |
| WRKY14-IPT12-TFBD2 | CTTAATAGATAGAAACCCTCCC | CTACCAATCATATGTCTCAAGA | |
| WRKY14-IPT12-TFBD3 | GGCCACCACTCCAAGCTAAGC | GGGTCAAGGACCTCTGCTCAAC | |
| AD-EcoRI-QWRKY14 | GCCATGGAGGCCAGTGAATTCGTGATCCTTCAGCTGGTTTCCCA | CAGCTCGAGCTCGATGGATCC CCAAGTTTATGCCAGGACCCTTG | |
| AD-EcoRI-QTCP5 | GCCATGGAGGCCAGTGAATTCCCTGCACGCTGGACCATCAAGAA | CAGCTCGAGCTCGATGGATCCCCATGGCGAAGCATACTATCTGGC | 
表1 在本研究中用到的引物
Table 1 The primer used in this study
| 用途 Usage  |  引物名称 Primer name  |  正向引物(5′-3′) Forward primer  |  反向引物(5′-3′) Reverse primer  | 
|---|---|---|---|
| 基因克隆 Gene clone  |  FL-VlIPT12 | GGACCTCACCATGGATGTCTCC | CTAGTGGGTTGCTGCTAGGGCA | 
| Pro-VlIPT12 | GGGCAATTTGGGTCTGAAGTGCT | GTAGAATCAGAGATGCAGCAACCG | |
| FL-VlWRKY14 | GTGATCCTTCAGCTGGTTTCCCA | CCAAGTTTATGCCAGGACCCTTG | |
| FL-VlTCP5 | CCTGCACGCTGGACCATCAAGAA | CCATGGCGAAGCATACTATCTGGC | |
| GUS活性验证 GUS activity verification  |  GUS-ProVlIPT12 | TGGGCCCGGCGCGCCAAGCTTG GGCAATTTGGGTCTGAAGTGCT  |  GGTGGACTCCTCTTAGAATTCGT AGAATCAGAGATGCAGCAACCG  | 
| 亚细胞定位 Subcellular localization  |  YFP-VlIPT12 | ATGGGATCTACTAGTGAATTCGGACCTCACCATGGATGTCTCC | GGGGGTACCGTCGACGGATCCCTAGTGGGTTGCTGCTAGGGCA | 
| DLR验证 DLR verification  |  LUC-VlIPT12 | GTCGACGGTATCGATAAGCTTGGACCTCACCATGGATGTCTCC | CGCTCTAGAACTAGTGGATCC CTAGTGGGTTGCTGCTAGGGCA  | 
| Y1H验证 Y1H verification  |  TCP5-IPT12-TFBD1 | GAGGAACCATTCTTCAAAGTGGG | CCCAAATTGCCCATGATTATGGC | 
| TCP5-IPT12-TFBD2 | GATTTGATACGAGTCATCTGG | ACCGACATCTGATTCCTATCC | |
| TCP5-IPT12-TFBD3 | GGATATCAACATCACCCTGCCC | TTAGCTTGGAGTGGTGGCCC | |
| WRKY14-IPT12-TFBD1 | GTACTATTGACCTTACGCGC | GCCTACGAGTAAATGATAGTC | |
| WRKY14-IPT12-TFBD2 | CTTAATAGATAGAAACCCTCCC | CTACCAATCATATGTCTCAAGA | |
| WRKY14-IPT12-TFBD3 | GGCCACCACTCCAAGCTAAGC | GGGTCAAGGACCTCTGCTCAAC | |
| AD-EcoRI-QWRKY14 | GCCATGGAGGCCAGTGAATTCGTGATCCTTCAGCTGGTTTCCCA | CAGCTCGAGCTCGATGGATCC CCAAGTTTATGCCAGGACCCTTG | |
| AD-EcoRI-QTCP5 | GCCATGGAGGCCAGTGAATTCCCTGCACGCTGGACCATCAAGAA | CAGCTCGAGCTCGATGGATCCCCATGGCGAAGCATACTATCTGGC | 
																													图1 VlIPT12的序列分析和亚细胞定位 A:VlIPT12的PCR扩增;B:葡萄与其他植物的IPT蛋白氨基酸多序列对比;C:VlIPT12的亚细胞定位
Fig. 1 Sequence analysis and subcellular localization of VlIPT12 A:PCR amplification of VlIPT12;B:Comparison of multiple amino acid sequences of IPT protein from grape and other plants;C:Subcellular localization of VlIPT12
																													图 2 CPPU处理葡萄后VlIPT12的表达模式 A:幼果中,数据为平均值 ± SD,t检验(** P < 0.01,*** P < 0.001)。下同。B:不同组织中;列上方的不同小写字母表示不同组织之间基因表达水平显著差异,数据为平均值 ± SD,单因素方差分析(P < 0.05)。下同
Fig. 2 Expression patterns of VlIPT12 in grapes after CPPU treatment A:In young grape berry,data are presented as means ± SD,analyzed by t-test(** P < 0.01,*** P < 0.001). The same below. B:In different tissues;different lowercase letters above the columns indicate significant differences in gene expression levels among tissues,data are presented as means ± SD,analyzed by one-way ANOVA(P < 0.05). The same below
| 顺式作用元件 cis-Acting elements  |  序列 Sequence  |  功能 Function  |  元件数量 Number  | 
|---|---|---|---|
| TGACG-motif | TGACG | 茉莉酸甲酯响应元件 MeJA responsive element | 1 | 
| GT1-motif | GGTTAA | 光调控元件 Light responsive element | 2 | 
| GATA-motif | GATAGGG/GATAGGA | 光调控元件 Light responsive element | 2 | 
| Sp1 | GGGCGG | 光调控元件 Light responsive element | 1 | 
| TCT-motif | TCTTAC | 光调控元件 Light responsive element | 1 | 
| TGA-element | AACGAC | 生长素响应元件 Auxin responsive element | 1 | 
| MBS | CAACTG | 参与干旱诱导的调控元件Drought-inducibility responsive element | 2 | 
| TCA-element | CCATCTTTTT | 水杨酸响应元件 Salicylic acid responsive element | 1 | 
| CGTCA-motif | CGTCA | 茉莉酸甲酯响应元件 MeJA responsive element | 1 | 
| W-box | TGACC | 未知 Unknown | 2 | 
| CAT-box | GCCACT | 分生组织表达相关调控元件 cis-Acting regulatory element related to meristem expression  |  2 | 
| GC-motif | CCCCCG | 参与缺氧特异性诱导的增强子元件 Enhancer-like element involved in anoxic specific inducibility  |  1 | 
| ARE | AAACCA | 参与厌氧特异性诱导的增强子元件 cis-Acting regulatory element essential for the anaerobic induction  |  1 | 
| MYB | CAACCA/TAACCA/CAACTG | 未知 Unknown | 4 | 
| AAGAA-motif | GAAAGAA | 未知 Unknown | 1 | 
| TATA-box | TATA | 核心启动元件 Core promoter element | 36 | 
| CAAT-box | CAAT/CCAAT/CAAAT | 启动子区和增强子区常见元件 Common cis-acting element in promoter and enhancer regions  |  42 | 
表2 VlIPT12启动子序列中的主要顺式作用元件
Table 2 The major cis-acting elements of VlIPT12 promoter
| 顺式作用元件 cis-Acting elements  |  序列 Sequence  |  功能 Function  |  元件数量 Number  | 
|---|---|---|---|
| TGACG-motif | TGACG | 茉莉酸甲酯响应元件 MeJA responsive element | 1 | 
| GT1-motif | GGTTAA | 光调控元件 Light responsive element | 2 | 
| GATA-motif | GATAGGG/GATAGGA | 光调控元件 Light responsive element | 2 | 
| Sp1 | GGGCGG | 光调控元件 Light responsive element | 1 | 
| TCT-motif | TCTTAC | 光调控元件 Light responsive element | 1 | 
| TGA-element | AACGAC | 生长素响应元件 Auxin responsive element | 1 | 
| MBS | CAACTG | 参与干旱诱导的调控元件Drought-inducibility responsive element | 2 | 
| TCA-element | CCATCTTTTT | 水杨酸响应元件 Salicylic acid responsive element | 1 | 
| CGTCA-motif | CGTCA | 茉莉酸甲酯响应元件 MeJA responsive element | 1 | 
| W-box | TGACC | 未知 Unknown | 2 | 
| CAT-box | GCCACT | 分生组织表达相关调控元件 cis-Acting regulatory element related to meristem expression  |  2 | 
| GC-motif | CCCCCG | 参与缺氧特异性诱导的增强子元件 Enhancer-like element involved in anoxic specific inducibility  |  1 | 
| ARE | AAACCA | 参与厌氧特异性诱导的增强子元件 cis-Acting regulatory element essential for the anaerobic induction  |  1 | 
| MYB | CAACCA/TAACCA/CAACTG | 未知 Unknown | 4 | 
| AAGAA-motif | GAAAGAA | 未知 Unknown | 1 | 
| TATA-box | TATA | 核心启动元件 Core promoter element | 36 | 
| CAAT-box | CAAT/CCAAT/CAAAT | 启动子区和增强子区常见元件 Common cis-acting element in promoter and enhancer regions  |  42 | 
																													图4 VlIPT12启动子GUS活性分析 GUS空载构建体作为阴性对照,CaMC35S::GUS构建体作为阳性对照
Fig. 4 Analysis of GUS activity of VlIPT12 promoter Empty GUS vector as a negative control and the CaMC35S::GUS construct as a positive control
																													图5 VlIPT12互作的转录因子预测 A:TFDB和CIS-BP数据库预测VlIPT12互作的转录因子韦恩图;B:VlIPT12的靶向关系图;C:调控VlIPT12的转录因子富集;D:CPPU处理后VlIPT12的潜在互作转录因子热图
Fig. 5 Prediction of transcription factors interacting with VlIPT12 A:Veen diagram of transcription factors predicted to interact with VlIPT12 by TFDB and CIS-BP database;B:Targeting relationship map of VlIPT12;C:Enrichment analysis of transcription factors regulating VlIPT12;D:Heatmap of potential interacting transcription factors of VlIPT12 after CPPU treatment
																													图8 VlWRKY14、VlTCP5与VlIPT12酵母单杂交互作验证 A:VlIPT12启动子分段示意图;三角形表示转录因子结合位点的位置,P片段代表转录因子的预测结合位点;B:酵母单杂交显示VlWRKY14/VlTCP5与VlIPT12启动子片段结合
Fig. 8 Yeast one-hybrid interaction assay of VlWRKY14,VlTCP5 with VlIPT12 A:Schematic diagram of VlIPT12 promoter segmentation. Triangles indicate the positions of transcription factor binding sites,and fragment P represents the predicted binding site of transcription factors;B:Yeast one-hybrid assay shows that VlWRKY14 and VlTCP5 bind to VlIPT12 promoter fragments
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											 												doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0881 URL  | 
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