Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Yếu tố phiên mã WRKY2 trong Arabidopsis trung gian hóa quá trình nảy mầm hạt và dừng phát triển sau nảy mầm dưới tác dụng của axit abscisic
Tóm tắt
Các yếu tố phiên mã WRKY gắn DNA trong thực vật là những điều chỉnh chính trong một số chương trình phát triển. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các gen WRKY có thể trung gian hóa quá trình nảy mầm hạt và phát triển sau nảy mầm. Tuy nhiên, chưa rõ liệu các gen WRKY có trung gian hóa nảy mầm hạt phụ thuộc vào ABA và sự ngừng phát triển sau nảy mầm hay không. Để xác định trực tiếp vai trò của yếu tố phiên mã WRKY2 trong Arabidopsis trong quá trình nảy mầm hạt phụ thuộc vào ABA và sự ngừng phát triển sau nảy mầm, chúng tôi đã tách các đột biến chèn T-DNA. Hai đột biến chèn T-DNA độc lập cho WRKY2 cho thấy tính nhạy cảm quá mức với phản ứng ABA chỉ trong quá trình nảy mầm hạt và giai đoạn phát triển đầu tiên sau nảy mầm. Các đột biến wrky2 biểu hiện muộn hơn hoặc giảm biểu hiện của ABI5 và ABI3, nhưng tăng hoặc kéo dài quá trình biểu hiện của Em1 và Em6. Các đột biến wrky2 và kiểu hoang dã có mức biểu hiện tương tự cho miR159 và các gen mục tiêu của nó là MYB33 và MYB101. Phân tích mức biểu hiện WRKY2 trong các đột biến không nhạy cảm và thiếu ABA như abi5-1, abi3-1, aba2-3 và aba3-1 cho thấy rằng sự tích lũy WRKY2 được gây ra bởi ABA trong quá trình nảy mầm và giai đoạn phát triển đầu tiên sau nảy mầm là cần thiết cho ABI5, ABI3, ABA2 và ABA3. Tính nhạy cảm quá mức với ABA của các đột biến wrky2 trong quá trình nảy mầm hạt và thành lập cây con đầu tiên sau nảy mầm là do mức độ mRNA cao hơn của ABI5, ABI3 và Em1, Em6 được kích thích bởi ABI5 trong các đột biến này. Phản ứng của WRKY2 dưới tác dụng của ABA là độc lập với miR159 và các gen mục tiêu MYB33 và MYB101 của nó. ABI5, ABI3, ABA2 và ABA3 là những điều chỉnh quan trọng trong các bản sao của WRKY2 nhờ điều trị bằng ABA. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng yếu tố phiên mã WRKY2 trung gian hóa quá trình nảy mầm hạt và sự dừng phát triển sau nảy mầm thông qua tác dụng của ABA.
Từ khóa
#WRKY #axit abscisic #nảy mầm hạt #Arabidopsis #phát triển sau nảy mầm #yếu tố phiên mãTài liệu tham khảo
Hetherington AM: Guard cell signaling. Cell. 2001, 107 (6): 711-714. 10.1016/S0092-8674(01)00606-7.
Assmann SM, Wang X-Q: From milliseconds to millions of years: guard cells and environmental responses. Current Opinion in Plant Biology. 2001, 4 (5): 421-428. 10.1016/S1369-5266(00)00195-3.
MacRobbie EAC: Signal transduction and ion channels in guard cells. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 1998, 353: 1475-1488. 10.1098/rstb.1998.0303.
Himmelbach A, Iten M, Grill E: Signalling of abscisic acid to regulate plant growth. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 1998, 353: 1439-1444. 10.1098/rstb.1998.0299.
Lopez-Molina L, Mongrand S, Chua NH: A postgermination developmental arrest checkpoint is mediated by abscisic acid and requires the ABI5 transcription factor in Arabidopsis. Proc Natl Acad Sci USA. 2001, 98 (8): 4782-4787. 10.1073/pnas.081594298.
Ingram J, Bartels D: The molecular basis of dehydration tolerance in plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1996, 47 (1): 377-403. 10.1146/annurev.arplant.47.1.377.
Lopez-Molina L, Chua N-H: A null mutation in a bZIP factor confers ABA-insensitivity in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol. 2000, 41: 541-547.
Finkelstein RR, Lynch TJ: The Arabidopsis abscisic acid response gene ABI5 encodes a basic leucine zipper transcription factor. Plant Cell. 2000, 12 (4): 599-610. 10.1105/tpc.12.4.599.
Gosti F, Beaudoin N, Serizet C, Webb AA, Vartanian N, Giraudat J: ABI1 protein phosphatase 2C is a negative regulator of abscisic acid signaling. Plant Cell. 1999, 11 (10): 1897-1910. 10.1105/tpc.11.10.1897.
Finkelstein RR, Wang ML, Lynch TJ, Rao S, Goodman HM: The Arabidopsis abscisic acid response locus ABI4 encodes an APETALA 2 domain protein. Plant Cell. 1998, 10 (6): 1043-1054. 10.1105/tpc.10.6.1043.
Meyer K, Leube MP, Grill E: A protein phosphatase 2C involved in ABA signal transduction in Arabidopsis thaliana. Science. 1994, 264 (5164): 1452-1455. 10.1126/science.8197457.
Leung J, Bouvier-Durand M, Morris PC, Guerrier D, Chefdor F, J G: Arabidopsis ABA response gene ABI1: features of a calcium-modulated protein phosphatase. Science. 1994, 264: 1448-1452. 10.1126/science.7910981.
Giraudat J, Hauge BM, Valon C, Smalle J, Parcy F, Goodman HM: Isolation of the Arabidopsis ABI3 gene by positional cloning. Plant Cell. 1992, 4 (10): 1251-1261. 10.1105/tpc.4.10.1251.
Zhang XR, Garreton V, Chua NH: The AIP2 E3 ligase acts as a novel negative regulator of ABA signaling by promoting ABI3 degradation. Genes & Development. 2005, 19 (13): 1532-1543. 10.1101/gad.1318705.
Lopez-Molina L, Mongrand S, McLachlin DT, Chait BT, Chua N-H: ABI5 acts downstream of ABI3 to execute an ABA-dependent growth arrest during germination. The Plant Journal. 2002, 32 (3): 317-328. 10.1046/j.1365-313X.2002.01430.x.
Bensmihen S, Rippa S, Lambert G, Jublot D, Pautot V, Granier F, Giraudat J, Parcy F: The homologous ABI5 and EEL transcription factors function antagonistically to fine-tune gene expression during late embryogenesis. Plant Cell. 2002, 14 (6): 1391-1403. 10.1105/tpc.000869.
Reyes JL, Chua N-H: ABA induction of miR159 controls transcript levels of two MYB factors during Arabidopsis seed germination. The Plant Journal. 2007, 49 (4): 592-606. 10.1111/j.1365-313X.2006.02980.x.
Eulgem T, Somssich IE: Networks of WRKY transcription factors in defense signaling. Current Opinion in Plant Biology. 2007, 10 (4): 366-371. 10.1016/j.pbi.2007.04.020.
Dong J, Chen C, Chen Z: Expression profiles of the Arabidopsis WRKY gene superfamily during plant defense response. Plant Molecular Biology. 2003, 51 (1): 21-37. 10.1023/A:1020780022549.
Eulgem T, Rushton PJ, Robatzek S, Somssich IE: The WRKY superfamily of plant transcription factors. Trends in Plant Science. 2000, 5 (5): 199-206. 10.1016/S1360-1385(00)01600-9.
Ulker B, Somssich IE: WRKY transcription factors: from DNA binding towards biological function. Current Opinion in Plant Biology. 2004, 7 (5): 491-498. 10.1016/j.pbi.2004.07.012.
Asai T, Tena G, Plotnikova J, Willmann MR, Chiu W-L, Gomez-Gomez L, Boller T, Ausubel FM, Sheen J: MAP kinase signalling cascade in Arabidopsis innate immunity. Nature. 2002, 415 (6875): 977-983. 10.1038/415977a.
Zheng Z, Mosher SL, Fan B, Klessiq DF, Chen Z: Functional analysis of Arabidopsis WRKY25 transcription factor in plant defense against Pseudomonas syringae. BMC Plant Biology. 2007, 7: 2-10.1186/1471-2229-7-2.
Dellagi A, Heilbronn J, Avrova AO, Montesano M, Palva ET, Stewart HE, Toth IK, Cooke DE, Lyon GD, Birch PR: A potato gene encoding a WRKY-like transcription factor is induced in interactions with Erwinia carotovora subsp. atroseptica and phytophthora infestans and is coregulated with class I endochitinase expression. Molecular Plant-Microbe Interactions. 2000, 13 (10): 1092-1101. 10.1094/MPMI.2000.13.10.1092.
Lai Z, Vinod K, Zheng Z, Fan B, Chen Z: Roles of Arabidopsis WRKY3 and WRKY4 transcription factors in plant responses to pathogens. BMC Plant Biology. 2008, 8: 68-10.1186/1471-2229-8-68.
Hara K, Yagi M, Kusano T, Sano H: Rapid systemic accumulation of transcripts encoding a tobacco WRKY transcription factor upon wounding. Molecular and General Genetics MGG. 2000, 263 (1): 30-37. 10.1007/PL00008673.
Huang T, Duman JG: Cloning and characterization of a thermal hysteresis (antifreeze) protein with DNA-binding activity from winter bittersweet nightshade, Solanum dulcamara. Plant Molecular Biology. 2002, 48 (4): 339-350. 10.1023/A:1014062714786.
Rizhsky L, Davletova S, Liang H, Mittler R: The zinc finger protein Zat12 is required for cytosolic ascorbate peroxidase 1 expression during oxidative stress in Arabidopsis. J Biol Chem. 2004, 279 (12): 11736-11743. 10.1074/jbc.M313350200.
Seki M, Narusaka M, Ishida J, Nanjo T, Fujita M, Oono Y, Kamiya A, Nakajima M, Enju A, Sakurai T, et al: Monitoring the expression profiles of 7000 Arabidopsis genes under drought, cold and high-salinity stresses using a full-length cDNA microarray. Plant J. 2002, 31 (3): 279-292. 10.1046/j.1365-313X.2002.01359.x.
Li S, Fu Q, Huang W, Yu D: Functional analysis of an Arabidopsis transcription factor WRKY25 in heat stress. Plant Cell Rep. 2009, 28 (4): 683-693. 10.1007/s00299-008-0666-y.
Qiu Y, Yu D: Over-expression of the stress-induced OsWRKY45 enhances disease resistance and drought tolerance in Arabidopsis. Environmental and Experimental Botany. 2009, 65: 35-47. 10.1016/j.envexpbot.2008.07.002.
Johnson CS, Kolevski B, Smyth DR: TRANSPARENT TESTA GLABRA2, a trichome and seed coat development gene of Arabidopsis, encodes a WRKY transcription factor. Plant Cell. 2002, 14 (6): 1359-1375. 10.1105/tpc.001404.
Sun C, Palmqvist S, Olsson H, Boren M, Ahlandsberg S, Jansson C: A novel WRKY transcription factor, SUSIBA2, participates in sugar signaling in Barley by binding to the sugar-responsive elements of the iso1 promoter. Plant Cell. 2003, 15 (9): 2076-2092. 10.1105/tpc.014597.
Xu YH, Wang JW, Wang S, Wang JY, Chen XY: Characterization of GaWRKY1, a cotton transcription factor that regulates the sesquiterpene synthase gene (+)-{delta}-cadinene synthase-A. Plant Physiol. 2004, 135 (1): 507-515. 10.1104/pp.104.038612.
Lagace M, Matton DP: Characterization of a WRKY transcription factor expressed in late torpedo-stage embryos of Solanum chacoense. Planta. 2004, 219 (1): 185-189. 10.1007/s00425-004-1253-2.
Luo M, Dennis ES, Berger F, Peacock WJ, Chaudhury A: MINISEED3 (MINI3), a WRKY family gene, and HAIKU2 (IKU2), a leucine-rich repeat (LRR) KINASE gene, are regulators of seed size in Arabidopsis. Proc Natl Acad Sci USA. 2005, 102 (48): 17531-10.1073/pnas.0508418102.
Ishida T, Hattori S, Sano R, Inoue K, Shirano Y, Hayashi H, Shibata D, Sato S, Kato T, Tabata S, et al: Arabidopsis TRANSPARENT TESTA GLABRA2 is directly regulated by R2R3 MYB transcription factors and is involved in regulation of GLABRA2 transcription in epidermal differentiation. Plant Cell. 2007, 19 (8): 2531-2543. 10.1105/tpc.107.052274.
Miao Y, Zentgraf U: The antagonist function of Arabidopsis WRKY53 and ESR/ESP in leaf senescence is modulated by the jasmonic and salicylic acid equilibrium. Plant Cell. 2007, 19 (3): 819-830. 10.1105/tpc.106.042705.
Robatzek S, Somssich IE: A new member of the Arabidopsis WRKY transcription factor family, AtWRKY6, is associated with both senescence- and defence-related processes. Plant J. 2001, 28 (2): 123-133. 10.1046/j.1365-313X.2001.01131.x.
Jing S, Zhou X, Song Y, Yu D: Heterologous expression of OsWRKY23 gene enhances pathogen defense and dark-induced leaf senescence in Arabidopsis. Plant Growth Regul. 2009, 58: 181-190. 10.1007/s10725-009-9366-z.
Rushton PJ, Macdonald H, Huttly AK, Lazarus CM, Hooley R: Members of a new family of DNA-binding proteins bind to a conserved cis-element in the promoters of alpha-Amy2 genes. Plant Molecular Biology. 1995, 29 (4): 691-702. 10.1007/BF00041160.
Zou X, Neuman D, Shen QJ: Interactions of two transcriptional repressors and two transcriptional activators in modulating gibberellin signaling in aleurone cells. Plant Physiol. 2008, 148 (1): 176-186. 10.1104/pp.108.123653.
Lin PC, Hwang SG, Endo A, Okamoto M, Koshiba T, Cheng WH: Ectopic expression of ABSCISIC ACID 2/GLUCOSE INSENSITIVE 1 in Arabidopsis promotes seed dormancy and stress tolerance. Plant Physiol. 2007, 143 (2): 745-758. 10.1104/pp.106.084103.
Xiong L, Ishitani M, Lee H, Zhu J-K: The Arabidopsis LOS5/ABA3 locus encodes a molybdenum cofactor sulfurase and modulates cold stress- and osmotic stress-responsive gene expression. Plant Cell. 2001, 13 (9): 2063-2083. 10.1105/tpc.13.9.2063.
Lu C, Han MH, Guevara-Garcia A, Fedoroff NV: Mitogen-activated protein kinase signaling in postgermination arrest of development by abscisic acid. Proc Natl Acad Sci USA. 2002, 99 (24): 15812-15817. 10.1073/pnas.242607499.
Marin E, Nussaume L, Quesada A, Gonneau M, Sotta B, Hugueney P, Frey A, Marion-Poll A: Molecular identification of zeaxanthin epoxidase of Nicotiana plumbaginifolia, a gene involved in abscisic acid biosynthesis and corresponding to the ABA locus of Arabidopsis thaliana. the EMBO Journal. 1996, 15: 2331-2342.
Cheng WH, Endo A, Zhou L, Penney J, Chen HC, Arroyo A, Leon P, Nambara E, Asami T, Seo M, et al: A unique short-chain dehydrogenase/reductase in Arabidopsis glucose signaling and abscisic acid biosynthesis and functions. Plant Cell. 2002, 14 (11): 2723-2743. 10.1105/tpc.006494.
Rook F, Corke F, Card R, Munz G, Smith C, Bevan MW: Impaired sucrose-induction mutants reveal the modulation of sugar-induced starch biosynthetic gene expression by abscisic acid signalling. The Plant Journal. 2001, 26 (4): 421-433. 10.1046/j.1365-313X.2001.2641043.x.
Bittner F, Oreb M, Mendel RR: ABA3 is a molybdenum cofactor sulfurase required for activation of aldehyde oxidase and xanthine dehydrogenase in Arabidopsis thaliana. J Biol Chem. 2001, 276 (44): 40381-40384. 10.1074/jbc.C100472200.
Schwartz SH, Leon-Kloosterziel KM, Koornneef M, Zeevaart JA: Biochemical characterization of the aba2 and aba3 mutants in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 1997, 114 (1): 161-166. 10.1104/pp.114.1.161.
North HM, De Almeida A, Boutin JP, Frey A, To A, Botran L, Sotta B, Marion-Poll A: The Arabidopsis ABA-deficient mutant aba4 demonstrates that the major route for stress-induced ABA accumulation is via neoxanthin isomers. The Plant Journal. 2007, 50 (5): 810-824. 10.1111/j.1365-313X.2007.03094.x.
Dall'Osto L, Cazzaniga S, North H, Marion-Poll A, Bassi R: The Arabidopsis aba4-1 mutant reveals a specific function for neoxanthin in protection against photooxidative stress. Plant Cell. 2007, 19 (3): 1048-1064. 10.1105/tpc.106.049114.
Allen RS, Li J, Stahle MI, Dubroué A, Gubler F, Millar AA: Genetic analysis reveals functional redundancy and the major target genes of the Arabidopsis miR159 family. Proc Natl Acad Sci USA. 2007, 104 (41): 16371-16376. 10.1073/pnas.0707653104.