DAP-seq在NAC轉(zhuǎn)錄因子負(fù)調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病免疫反應(yīng)中的應(yīng)用

時(shí)間：2022/11/15閱讀：2400

植物會(huì)面臨各種生物和非生物脅迫。為了適應(yīng)環(huán)境、抵御脅迫，植物進(jìn)化出了復(fù)雜的基因表達(dá)重編程機(jī)制，從而激活自身免疫反應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中往往需要多種不同的轉(zhuǎn)錄因子參與。NAC轉(zhuǎn)錄因子家族是植物基因組中最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，也是植物*的轉(zhuǎn)錄因子。水稻中多個(gè)ONAC成員參與水稻免疫反應(yīng)。

2022年10月29日，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院宋鳳鳴課題組的最新研究成果，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Journal of Integrative Plant Biology上，文章題目為“The NAC transcription factor ONAC083 negatively regulates rice immunity against Magnaporthe oryzae by directly activating transcription of the RING-H2 gene OsRFPH2-6"。該期刊的影響因子為9.106。該研究使用DNA親和純化測(cè)序(DAP-seq) 技術(shù)鑒定了水稻中轉(zhuǎn)錄因子ONAC083的結(jié)合基序和靶基因。進(jìn)一步研究揭示了OsNAC083通過(guò)結(jié)合ACGCAA元件影響OsRFPH2-6轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而負(fù)調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病的抗性。

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NAC轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)與啟動(dòng)子中特定的順式元件結(jié)合，調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)，在植物免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其中，NAC家族轉(zhuǎn)錄因子成員ONAC083對(duì)生物和非生物脅迫都有響應(yīng)性，然而其確切的功能和分子機(jī)制尚不清楚。

該研究發(fā)現(xiàn)ONAC083是一個(gè)核定位的轉(zhuǎn)錄激活子，其表達(dá)受稻瘟病菌侵染的誘導(dǎo)。敲除ONAC083后，增強(qiáng)了水稻植株對(duì)稻瘟病的抗性，提高了幾丁質(zhì)誘導(dǎo)的模式觸發(fā)免疫反應(yīng)(PTI)；過(guò)表達(dá)ONAC083后削弱了水稻植株對(duì)稻瘟病的抗性及免疫反應(yīng)。但是，ONAC083并不影響水稻對(duì)白葉枯病的抗性。

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圖1. 轉(zhuǎn)錄因子ONAC083與ACGCAA元件的結(jié)合活性分析(A為DAP-seq鑒定結(jié)果)

此外，在82個(gè)基因的啟動(dòng)子中發(fā)現(xiàn)了ONAC083的結(jié)合位點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)ONAC083特異性地與一個(gè)具有核心序列ACGCAA的保守元件結(jié)合。ONAC083通過(guò)直接與ACGCAA元件結(jié)合，激活了OsRFPH2-6、OsTrx1和OsPUP4基因的轉(zhuǎn)錄。OsRFPH2-6編碼一個(gè)具有N端跨膜區(qū)和C端RING結(jié)構(gòu)域的RING-H2蛋白，該蛋白能夠負(fù)調(diào)控水稻對(duì)稻瘟菌和幾丁質(zhì)誘導(dǎo)的PTI免疫反應(yīng)。這些結(jié)果表明，ONAC083通過(guò)結(jié)合OsRFPH2-6基因啟動(dòng)子中的ACGCAA元件，直接激活OsRFPH2-6的轉(zhuǎn)錄，從而負(fù)向調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病菌的免疫反應(yīng)。該研究為水稻NAC轉(zhuǎn)錄因子在免疫反應(yīng)中的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)新的視角。

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