植物JAZ蛋白的功能概述

茉莉酸作为重要的植物激素,在植物生长、繁殖和抗逆等诸多方面起重要的作用。茉莉酸途径的抑制因子JAZ(Jasmonate ZIM-domain,JAZ)蛋白(JAZs)是调节茉莉酸(JA)激素应答的关键因子,在没有JA存在时,JAZs抑制DNA-结合转录因子活性,从而调控JA应答基因转录;当有JA存在时,JAZs和冠菌素不敏感1(Coronatine insensitive 1,COI1)依赖JA分子发生互作,复合体被SCFCOI1识别并进入26S蛋白酶解途径降解,释放的转录因子启动JA应答基因转录。随着研究的深入,发现JAZs可以与许多转录因子互作,不仅调控了JA信号响应,还参与了其他激素信号通路。对JAZs的互作机制进行描述,阐述JAZs在植物激素调控网络中的作用。     

拟南芥IQM1涉及主根生长对茉莉酸甲酯的反应

目的:进一步找出拟南芥钙调素结合蛋白IQM1介导茉莉酸信号转导的证据。方法:比较分析IQM1基因的功能缺失突变体iqm1-1及其野生型幼苗在茉莉酸甲酯(Me JA)处理后的主根长度和JAZ(jasmonate ZIM-domain)家族基因的表达。结果:Me JA抑制iqm1-1及其野生型植株的主根生长,但iqm1-1对Me JA反应的敏感度比野生型弱;与此结果一致,iqm1-1幼苗中几个JAZ基因表达上调。结论:IQM1介导茉莉酸信号转导,参与对植物根生长的调节。     

茉莉酸甲酯对广藿香JA信号转导途径及倍半萜合成途径关键基因表达的影响

分析外源性茉莉酸甲酯对广藿香JA信号转导途径关键基因JAZ2、MYC2、COI1及倍半萜合成途径关键基因PTS、FPPS、SQLE表达的影响,为深入研究茉莉酸甲酯调控广藿香JA信号转导途径及倍半萜合成途径的分子机制奠定基础。该文分别用0.10和0.25 mmol·L~(-1)的MeJA喷施广藿香叶片,于处理后的0、2、6、12、24、48、72 h摘取叶片,运用实时荧光定量PCR对JAZ2、MYC2、COI1、PTS、FPPS、SQLE基因的表达量进行检测。结果表明:0.10和0.25 mmol·L~(-1)的MeJA对广藿香JA信号转导途径JAZ2、MYC2、COI1及倍半萜合成途径PTS、FPPS、SQLE基因表达均有不同程度的促进作用,其中对JAZ2基因表达影响最显著。0.10mmol·L~(-1)MeJA溶液处理2 h时,JAZ2表达量上调13.52倍; 0.25 mmol·L~(-1)MeJA溶液处理48 h时,JAZ2表达量上调19.09倍。JA信号转导途径关键基因JAZ2与倍半萜合成途径关键基因FPPS存在极显著正相关关系。综上结果表明MeJA溶液可诱导广藿香JAZ2、MYC2、COI1、PTS、FPPS、SQLE基因的表达,且不同浓度MeJA对基因表达有着不一样的影响; JAZ2是JA信号转导途径里响应MeJA诱导的主要基因,其可激活倍半萜合成途径FPPS基因的协同表达,进而影响广藿香醇等倍半萜合成。     

甘草JAZ基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下的表达分析

甘草(Glycyrrhiza uralensis)是一味大宗中药材，黄酮类活性成分是其主要的药物活性成分之一。茉莉酸是甘草响应非生物胁迫调控类黄酮类活性成分的主要内源激素。JAZ是茉莉酸信号转导途径中的一个重要节点，其通过负向调节茉莉酸的信号转导，参与植物发育、非生物胁迫和对植物激素处理的响应的调节。本研究通过测定聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG) 6000诱导的干旱胁迫对乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)中茉莉酸(jasmonic acid, JA)含量和JAZ基因家族表达水平以及JAZ基因家族的生物信息学分析，筛选受干旱胁迫诱导JAZ基因。研究结果显示：JA主要在甘草地下部分中积累，干旱胁迫明显提升地下部分JA含量，地下和地上部分中PEG处理2h时JA表达量最高。基于对上述材料的转录组测序数据分析，有10个GuJAZ基因具有完整的读码框，且这些JAZ基因具有时空表达差异性。干旱胁迫诱导地下部分中的GuJAZ基因上调，GuJAZ1、GuJAZ3、GuJAZ4、GuJAZ5、GuJAZ6和GuJAZ10在处理2h组上调最明显...     

FmJAZ1基因瞬时侵染水曲柳对 JA通路相关基因表达的影响

该文对水曲柳JAZ蛋白家族的一员FmJAZ1的功能及对其上下游基因影响进行了初步分析。首先,利用无缝克隆的方法构建FmJAZ1-pROK2-GUS过表达载体,利用三亲杂交的方法将载体转入农杆菌;然后,使用农杆菌对水曲柳组培苗进行瞬时侵染,得到FmJAZ1过表达的侵染苗;最后,在侵染后36 h使用茉莉酸合成途径抑制剂(DIECA)对侵染苗进行处理,分别取0、1、3、6、18、21、24 h七个时间点的样品,通过荧光定量PCR对FmJAZ1、FmJAZ2、GL1、EIN3、MYC2 5个基因的表达进行了分析。结果表明:农杆菌瞬时侵染水曲柳幼苗后,FmJAZ1表达显著升高,为空载侵染的3.2倍,说明FmJAZ1瞬时转入水曲柳并完成基因表达,侵染有效。经过DIECA处理的侵染苗FmJAZ1的相对表达量初期下降并出现明显波动,18 h后恢复平稳,证明它是JA通路的作用基因。同时检测了4个JA通路相关基因的表达,在1 h时JAZ2、GL1表达下调,其余均有轻微上调,随后各基因表达均有上调。FmJAZ1瞬时转化水曲柳后FmJAZ1过表达,说明瞬时侵染有效; DIECA处理后FmJAZ1表达显著下调说明FmJAZ1的合成受JA调控。在水曲柳中,FmJAZ1抑制转录因子GL1、EIN3、MYC2、FmJAZ2的表达,且FmJAZ2的合成也受JA调控。综上结果表明,JAZs不仅调节JA通路的关键蛋白,还参与其他信号通路的调节,最终通过体内JA的表达与其他相关信号分子的协同表达来调节植物的生长发育及其对应激的反应。     

玉米JAZ家族基因ZmJAZ4的克隆及功能分析

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是植物特有的一类转录因子,通过抑制茉莉素调控基因的表达,在植物的生长发育及非生物胁迫等方面发挥重要的功能。从玉米B73自交系中克隆到一个新的JAZ家族基因Zm JAZ4,该基因c DNA全长为651bp,编码蛋白含有216个氨基酸,分子量约为23.1 k D,p I为10.78,属于碱性蛋白。Real-time RT-PCR结果表明,Zm JAZ4主要在茎端分生组织、雄穗、发育早期的种子以及胚乳中表达。系统进化分析显示,Zm JAZ4与At JAZ10转录因子相似性较高。亚细胞定位试验表明,Zm JAZ4定位于细胞核内。Zm JAZ4在酵母细胞中不具有转录激活活性。激素及胁迫处理表明,Zm JAZ4在地上部的表达受PEG、Na Cl、SA、GA和ABA诱导,而在地下部的表达受到ABA和GA诱导。结果分析表明,Zm JAZ4可能是一个重要的转录调控因子,参与调控多种激素信号通路及非生物胁迫响应。     

转录因子MYC2介导植物抗生物胁迫的研究进展

髓细胞组织增生蛋白(Myelocytomatosis proteins,MYC)类转录因子,是植物激素茉莉酸(JA)响应途径中的激活转录因子,广泛存在于动植物中,MYC2转录因子属于bHLH类转录因子家族,含有bHLH保守结构域,是当前MYC类转录因子中研究最透彻的一个。随着对植物抗生物逆境不断深入研究,对MYC2的研究亦逐渐清晰。本文综述了转录因子MYC2通过与下游靶基因形成一个层级转录级联,放大转录输出,参与调控植物抗生物逆境,着重阐述了水稻OsMYC2转录因子在抗生物逆境中的作用;茉莉酸ZIM结构域蛋白(Jasmonate ZIM-domain,JAZ)作为JA信号的转录抑制因子,抑制MYC2的活性并参与介导JA信号途径,为MYC2功能机制研究提供了参考,并对今后的研究热点与方向进行了展望。     

HDA19调控拟南芥对真菌Botrytis cineara的抗性反应

HDACs(Histone deacetylase)家族蛋白质负责组蛋白H3K4和H4K19脱乙酰化,并参与植物生长和应激反应的信号转导过程。茉莉酮酸酯Jasmonates(JA)是一种重要的天然植物激素,不仅调节植物生长和发育而且还参与植物对多种逆境胁迫响应的信号转导和调控过程。但是,HDACs在植物中参与JA信号转导的具体机制目前还不是很清楚。该研究以HDA19(Histone deacetylase 19)为对象,探讨了HDACs在植物JA信号转导中的功能和作用。结果表明:HDA19的T-DNA插入纯合突变体在JA处理条件下没有出现明显的JA根长反应。在相同处理条件下,hda19的不同突变体株系与相同生态型背景的野生型植株(WT)花色素苷含量无显著差异,但下游JAZ1、VSP1等JA信号通路的标记基因都显著上调表达。同时,hda19相比于WT对真菌Botrytis cineara的抗性显著增强,且hda19中下游基础防御标记基因PDF1.2、Thi2.1、ERF1等的表达水平显著高于WT。基于上述研究结果,该研究认为HAD19通过JA信号通路负调控拟南芥对真菌B.cineara的防御反应。     

水曲柳FmJAZ1基因在非生物胁迫中的响应模式和激素诱导表达分析

克隆FmJAZ1基因,明确其在低温和NaCl胁迫中的响应模式和激素诱导下的转录表达特性。通过基因克隆的方法得到水曲柳中的FmJAZ1基因,利用生物信息学软件对所得到的序列进行分析并构建系统进化树,对水曲柳FmJAZ1基因进行了时空表达特异性的分析,对根、茎、叶、芽、雄花、雌花、种子等7个部位以及在5-9月5个月份分别取样,对水曲柳进行低温(4℃)和盐胁迫(200 mmol/L NaCl)2种非生物胁迫处理以及脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号诱导处理,然后对试验材料进行荧光定量分析。克隆出全长为684 bp的核苷酸序列。生物信息学软件分析得到JZA1基因具有完整的开放阅读框,编码227个氨基酸,JAZ1蛋白不含有信号肽,不属于跨膜蛋白,为不稳定亲水性蛋白。时空表达结果显示,FmJAZ1基因在茎中表达量最高,且在8月份表达量最高;非生物胁迫结果表明低温处理后FmJAZ1在6h、24h表达量较高;而NaCl处理后,在24 h表达量较高,且该基因响应低温胁迫较NaCl胁迫迅速;激素信号诱导结果显示,处理后不同时间,基因表达量变化较为明显,其中GA3处理后3h最为明显,为对照组的77.3倍,分析了FmJAZ1基因在低温、NaCl胁迫和激素诱导下的表达模式。FmJAZ1基因充分响应了逆境胁迫和激素信号诱导,通过蛋白和基因层面对逆境进行响应,JAZ蛋白在其中起到了桥梁的作用,并扮演了重要的角色。     

拟南芥转录因子bHLH17负调控茉莉素介导的抗性反应

植物激素茉莉素作为抗性信号调控植物对腐生性病原菌和昆虫的抗性, 作为发育信号调控植物根的生长、雄蕊发育、表皮毛形成和叶片衰老。茉莉素受体COI1识别茉莉素分子, 进而与JAZ蛋白互作并诱导其降解, 继而调控多种茉莉素反应。拟南芥(Arabidopsis thaliana) IIId亚组bHLH转录因子(bHLH3、bHLH13、bHLH14和bHLH17)是JAZ的一类靶蛋白。与野生型相比, IIId亚组bHLH转录因子的单突变体对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性无明显差异, 而四突变体对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性增强。该文通过高表达bHLH17并研究其对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性反应, 结果显示, 被灰霉菌侵染的bHLH17高表达植株较野生型表现出更严重的病症。取食bHLH17高表达植株叶片的甜菜夜蛾幼虫体重大于取食野生型叶片的幼虫体重。bHLH17高表达抑制了茉莉素诱导的抗性相关基因(Thi2.1)和伤害响应基因(VSP2、AOS、JAZ1、JAZ9和JAZ10)的表达。原生质体转化实验显示bHLH17通过其N端行使转录抑制功能。研究结果表明, IIId亚组bHLH转录抑制因子bHLH17高表达会负调控茉莉素介导的对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性。     

Ectopic Expression of Erigeron breviscapus JAZ1 Affects JA-Induced Development Processes in Transgenic Arabidopsis

The jasmonate ZIM-domain (JAZ) proteins are repressors that function in the regulation of plant growth, development, and response to stimulation of different signals in the JA signaling pathway. Erigeron breviscapus is characteristic of sporophyte self-incompatibility (SSI). However, whether JA signaling is involved in regulation of development processes in E. breviscapus is unclear. In this study, the JAZ homolog EbJAZ1 was isolated and characterized from E. breviscapus. EbJAZ1 was localized to the nucleus, and expressed in roots, stems, leaves and flowers. Ectopic expression of EbJAZ1 in Arabidopsis resulted in shorter filament and silique length, and lower seed fertility. In addition, MeJA-induced root growth inhibition was compromised in transgenic plants. Further qRT-PCR analysis indicated that expression patterns of marker genes for VSP1, VSP2, JAZ1, JAZ5, JAZ8, JAZ10, MYC2, and bHLH17 were downregulated in transgenic plants compared to wild-type, suggesting that EbJAZ regulates the development of flower organs, seed fertility, and primary root growth through the JA signaling pathway. Thus, our results indicate that EbJAZ1 is one of the important regulators possibly involved in SSI and other developmental processes in Erigeron breviscapus.

     

Top hits in contemporary JAZ: An update on jasmonate signaling

The phytohormone jasmonate (JA) regulates a wide range of growth, developmental, and defense-related processes during the plant life cycle. Identification of the JAZ family of proteins that repress JA responses has facilitated rapid progress in understanding how this lipid-derived hormone controls gene expression. Recent analysis of JAZ proteins has provided insight into the nature of the JA receptor, the chemical specificity of signal perception, and cross-talk between JA and other hormone response pathways. Functional diversification of JAZ proteins by alternative splicing, together with the ability of JAZ proteins to homo- and heterodimerize, provide mechanisms to enhance combinatorial diversity and versatility in gene regulation by JA.