小黑杨转录因子PsnbHLH162基因在盐和低温胁迫下应答分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.015

摘要/Abstract

摘要：

为揭示小黑杨（Populus simonii × P.nigra）在面对非生物胁迫时，转录因子PsnbHLH162在植物体内发挥的作用，同时探究该基因在植物体内的信号转导过程，进而为未来获取优良的抗逆树种提供理论基础。以小黑杨为原材料，克隆获取PsnbHLH162基因，对目的基因和启动子进行生物信息学分析；之后用150 mmol·L^-1 NaCl、 4 ℃低温分别对野生型小黑杨进行胁迫处理，利用荧光定量PCR，分析基因响应非生物胁迫的功能。结果显示：PsnbHLH162 cDNA基因片段长537 bp，基因N端内含1个高度保守的HLH结构域。该基因表达蛋白是不含跨膜区域的稳定的亲水性蛋白，其定位在细胞核内且没有转录激活活性。启动子区域内含多种ABA应答、生长素应答、光应答和circadian元件，证实此基因参加非生物胁迫应答。荧光定量PCR结果表明在盐胁迫下，与茎、叶组织相比，基因在根组织的表达量最高；在低温胁迫下，与叶、根组织相比，基因在茎组织的表达量最高。发现野生植株内，PsnbHLH162能被盐、低温诱导表达。

关键词: 小黑杨, PsnbHLH162, 生物信息学, 低温胁迫, 盐胁迫

Abstract:

To reveal the role of transcription factor PsnbHLH162 of Populus simonii × P. nigra under abiotic stresses， and to explore the signal transduction process of genes in plants， the signal transduction process of this gene in plants is explored to provide the theoretical basis for the acquisition of excellent stress-resistant tree species in the future. In this experiment， PsnbHLH162 gene was cloned and obtained from P. simonii × P. nigra as material， and the target gene and promoter were analyzed by bioinformatics； and the function of genes in response to abiotic stresses was analyzed by fluorescence quantitative PCR. The results showed that the cDNA of PsnbHLH162 gene was 537 bp， and the N-terminal of the gene contained a highly conserved HLH domain， and the encoded protein might be a stable hydrophilic protein without trans-membrane region， localized in the nucleus and had no transcriptional activation activity. The promoter region contained a variety of ABA-responsive， auxin-responsive， light-responsive and circadian elements， confirming that this gene participated in abiotic stress response. The results of fluorescence quantitative PCR showed that under salt stress， the gene expression in root tissue was the highest compared with stem and leaf tissue； under low temperature stress， gene expression in stem tissue was the highest compared with leaf and root tissue. It was found that the expression of PsnbHLH162 could be induced by salt and low temperature in plants.

Key words: Populus simonii × P. nigra, PsnbHLH 162, bioinformatics, low temperature stress, salt stress

中图分类号:

S722.3+6

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图/表 11

表1

图1

图2

图3

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图5

图6

图7

图8

图9

表2

PsnbHLH162 基因启动子上的顺式作用元件分析

作用元件 Acting element	序列（5′→3′） Sequence（5′→3′）	功能 Function
G-box	TACGTG/CACGTG	光响应性中涉及的顺式作用调节元件 cis-acting regulatory element involved in light responsiveness
ABRE	CGTACGTGCA/CACGTG	顺式作用元素参与脱落酸反应性 cis-acting element involved in the abscisic acid responsiveness
TGA-element	AACGAC	生长素响应相关 Auxin-responsive element
MRE	AACCTAA	参与光响应MYB结合位点 MYB binding site involved in light responsiveness
TATA-box	TATA	转录开始约-30的核心启动子元件 Core promoter element around-30 of transcription start
CCAAT-box	CAACGG	MYBHv1 结合位点 MYBHv1 binding site MYBHv1
MBS	CAACTG	参与干旱诱导的MYB结合位点 MYB binding site involved in drought-inducibility
4cl-CMA1b	ATTCCGATAAACT	光响应相关 Light responsive element
Box4	ATTAAT	参与光响应性的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness
ATCT-motif	AATCTAATCC	参与光响应性的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness
RY-element	CATGCATG	种子特异性调控中涉及的顺式作用调控元件cis-acting regulatory element involved in seed-specific regulation
IBox	AAGATAAGGCT	光响应元件的一部分 Part of a light responsive element
ARE	AAACCA	顺式作用调节元件对厌氧诱导至关重要 cis-acting regulatory element essential for the anaerobic induction
CAAT-box	CCAAT	促进子和增强子区域中的常见顺式作用元素 Common cis-acting element in promoter and enhancer regions
AE-box	AGAAACAA	光响应模块的一部分 Part of a module for light response
A-box	CCGTCC	顺式作用调节元件 cis-acting regulatory element
AuxRR-core	GGTCCAT	参与生长素反应的顺式作用调节元件 cis-acting regulatory element involved in auxin responsiveness
Box II	TGGTAATAA	光响应元件的一部分 Part of a light responsive element
CGTCA-motif	CGTCA	MeJA响应性中涉及的顺式作用调节元件 cis-acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness
GATA-motif	GATAGGA	光响应元件的一部分 Part of a light responsive element
O2-site	GATGATGTGG	参与玉米蛋白代谢调节的顺式作用调节元件 cis-acting regulatory element involved in zein metabolism regulation
TCA-element	CCATCTTTTT	顺式作用元素参与水杨酸反应性 cis-acting element involved in salicylic acid responsiveness
TCCC-motif	TCTCCCT	光响应元件的一部分 Part of a light responsive element
TCT-motif	TCTTAC	光响应元件的一部分 Part of a light responsive element
TGACG-motif	TGACG	MeJA响应性中涉及的顺式作用调节元件 cis-acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness
circadian	CAAAGATATC	参与昼夜节律控制的顺式作用调节元件 cis-acting regulatory element involved in circadian control

表2

参考文献 25

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引物名称 Primer name	引物序列（5′→3′） Primer sequence（5′→3′）	引物大小 Primer size /bp
PsnbHLH162 F1	ATGGAGAAGAGCAACAGTGAGA	22
PsnbHLH162 R1	TTAGGAAATCAGTTCTTGCAATC	23
PsnbHLH162 F2	TCTAGAATGGAGAAGAGCAACAGTGAG	27
PsnbHLH162 R2	GTCGACCGGAAATCAGTTCTTGCAATC	27
pBI121 F	GTAAGGGATGACGCACAATC	20
pBI121 R	GTCTTGTAGTTGCCGTCGTC	20
PsnbHLH 162 BDF	CCTGCATATGGCATGGCGGAGGAGTTTC	28
PsnbHLH 162 BDR	GGCCTCCATGGCCCTGAAAGTACCACC	27
BD F	GTAATACGACTCACTATAGGGCGA	24
BD R	TTTCGTTTTAAAACCTAAGAGTC	23
PsnbHLH 162 F3	GGCTTGAGATTGCCGGTGATTG	22
PsnbHLH 162 R3	GCACTCTTGAAGTCTCCAC	19
ACT F	ACCCTCCAATCCAGACACTG	18
ACT R	TTGCTGACCGTATGAGCAAG	18
QDbHLH162 F	GAGCAAGCCACATAAAAGGATAAC	24
QDbHLH162 R	CACTGTTGCTCTTCTCCATCTTG	23

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