加州大学发现OsBBM1启动胚胎生长素生物合成基因表达

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林木科学评论

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资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-12-13

摘要：

近日，美国加州大学戴维斯分校植物科学系Venkatesan Sundaresan团队在New Phytologist上发表了一篇题为“Somatic embryo initiation by rice BABY BOOM1 involves activation of zygote-expressed auxin biosynthesis genes”的研究论文。该研究表明OsBBM-OsYUC调控模块在水稻体细胞胚和合子胚发育中发挥关键作用。合子胚发育涉及雌雄基因组的协同作用，父本OsBBM1通过这种协同作用激活母本OsYUC基因；在体胚发生过程中，外源生长素触发OsBBM1的表达，从而激活内源性生长素生物合成基因OsYUC。为了解BBM基因启动胚胎发生的基因调控网络，首先获得转基因Ubi::BBM-GR株系并用于后续实验。为控制诱导OsBBM1的表达，用地塞米松 (DEX) 或蛋白合成抑制剂环己酰亚胺 (CHX) 处理，该抑制剂会阻止初级靶标的蛋白质合成，避免次级靶标的激活。通过对DEX处理6小时的样品的RNA-seq分析，在过表达OsBBM1-GR幼苗中检测到298个差异表达 (DE) 基因，其中162个在OsBBM1诱导中上调，136个下调 。并通过RT-qPCR证实了不同功能类别的基因的一些代表性成员在上调和下调基因中的表达。通过RT-qPCR验证了3个OsYUC基因OsYUC6、OsYUC7、OsYUC9和一个生长素响应因子的表达上调。在CHX存在的情况下，DEX处理对这4个基因表达的上调作用也得以维持，表明它们受OsBBM1的直接调控。ChIP-PCR实验分析表明，在OsYUC6的转录起始位点 (TSS) 上游约1.4kb的区域、OsYUC7的直接上游序列和OsYUC9的TSS上游约1.1kb的区域中鉴定到OsBBM1结合位点，ChIP-qPCR进一步证实了这些位点的显著富集。综上，OsBBM1直接调控OsYUC6、7和9生长素生物合成基因的表达。由于OsBBM1的诱导现象与2,4-D诱导种子的SE现象相似，因此探究外源生长素诱导的SE是否通过OsBBM1上调发挥作用。用2,4-D处理pOsBBM1-GFP种子诱导愈伤组织，OsBBM1在愈伤组织细胞和幼叶中高表达。因此，OsBBM1表达本身是响应生长素诱导的。接下来研究了外源施加生长素是否需要BBM基因来启动SE，研究发现bbm纯合突变种子均不能诱导出SE ，因此，生长素介导的SE诱导需要具有功能BBM基因。