玉米TIFY家族ZmJAZ4基因的功能验证 - abc

玉 米 TIFY 家 族
ZmJAZ4 基 因 的 分
析
汇 报 人 : 李 皓 洋
小 组 成 员 : 查 象 敏 , 晏 胜 伟 ,
庞 伟 民

报 告 内 容
研 究 背 景
序 列 分 析
翻 译 后 修 饰 分 析
后 续 实 验

研 究 背 景
TIFY 家 族 简 介
TIFY 结 构 域 曾 被 称 为 ZIM(Zinc-finger
expressed in inflorescence meristem) 结 构 域 ,
是 植 物 特 有 的 家 族 , 但 在 最 早 的 绿 藻 中 并 没 有 此 类 基
因 , 而 只 存 在 于 陆 生 植 物 中 , 所 以 推 测 TIFY 家 族 是 在
产 生 陆 生 植 物 时 产 生 的 。 苔 藓 被 公 认 为 陆 生 植 物 的 鼻
祖 , 在 其 中 鉴 定 出 两 个 TIFY 成 员 , 这 两 个 成 员 被 分 成
两 个 亚 群 , 在 拟 南 芥 中 已 鉴 定 出 18 个 成 员 , 同 样 也 分
为 两 组 , 说 明 在 植 物 进 化 过 程 中 TIFY 家 族 也 不 断 的 发
展 , 并 赋 予 植 物 更 多 样 化 的 生 理 功 能 和 发 育 机 制 。

TIFY 家 族 成 员 JAZ 蛋 白 概 述
JAZ(JASMONATE ZIM-DOMAIN) 蛋 白 是 JA( 茉 莉 酸 )
信 号 通 路 中 的 一 个 重 要 因 子 , 在 拟 南 芥 中 JAZ 蛋 白 有
12 个 成 员 , 它 们 含 有 三 个 保 守 区 , 分 别 为 NT、TIFY 和
Jas 结 构 域 , 其 中 TIFY 结 构 域 包 含 于 ZIM 结 构 域 。 但 是
人 们 仍 沿 用 JAZ、PPD、ZIM 和 ZML 为 其 命 名 , 因 为 其 命
名 同 其 蛋 白 功 能 相 关 。ZIM 和 ZLM (ZIM-LIKE) 是 推
测 的 转 录 因 子 , 含 有 GATA- 锌 指 结 构 ;JAZs 是 阻 遏 蛋
白 不 含 DNA 结 合 结 构 域 , 并 必 须 依 赖 蛋 白 间 的 互 作 行
使 功 能 (Vanholme et al. 2007b)。PPD 类 蛋 白 不 能 结
合 DNA, 但 可 以 依 赖 TIFY 结 构 域 形 成 同 源 或 异 源 二 聚
体 , 目 前 此 类 蛋 白 功 能 未 知 。
人 们 发 现 JAZ 蛋 白 可 以 与 其 它 转 录 因 子 结 合 , 从
而 调 控 植 物 生 理 过 程 与 应 激 反 应 , 其 本 身 并 不 是 转 录
因 子 , 而 是 转 录 调 节 因 子 。

本 研 究 对 玉 米 转 录 因 子 TIFY 家 族 进 行 预 测 , 找 出 玉 米 特 异 的 TIFY 转 录
因 子 , 结 合 芯 片 数 据 进 行 分 析 , 确 定 并 克 隆 得 到 了 玉 米 胚 乳 特 异 表 达
的 JAZs 基 因 。 对 其 进 行 了 功 能 鉴 定 : 通 过 蛋 白 亚 细 胞 定 位 、 激 素 与 胁
迫 处 理 等 实 验 阐 述 他 们 的 响 应 激 素 与 胁 迫 的 能 力 , 为 诠 释 蛋 白 功 能 提
供 了 线 索 。
JAZs 由 3 个 结 构 域 组 成 , 分 别 为 N- 末 端 的 NT 结 构 域 ,ZIM 结
构 域 和 C- 末 端 的 Jas 结 构 域 , 其 中 ZIM 结 构 域 中 有 保 守 的
TIFY 基 序 。 三 个 结 构 域 都 可 以 与 其 它 因 子 形 成 二 聚 体 。 其
中 Jas 结 构 域 具 有 核 定 位 信 号 使 JAZs 具 有 核 定 位 特 点 。

JAZ 蛋 白 与 茉 莉 酸 信 号 通 路
当 植 物 体 处 于 正 常 的 生 理 环 境 时 , 体 内 JAs 水 平 很 低 ,JAZs
结 合 MYC2 并 召 集 共 阻 遏 蛋 白 NINJA、TPL 抑 制 JA 应 答 基 因 的
转 录 ; 当 植 物 体 受 到 外 界 刺 激 或 生 物 和 非 生 物 胁 迫 时 , 体
内 产 生 具 有 生 物 活 性 的 JA-Ile 激 素 , 并 促 使 COI1 与 JAZs 的
结 合 , 形 成 的 SCFCOI1/JAZs 复 合 体 被 E3 泛 素 连 接 酶 识 别 ,
JAZs 进 入 26S 蛋 白 酶 解 途 径 ,MYC2 被 释 放 从 而 起 动 JA 应 答 基
因 的 转 录 。

通 过 玉 米 全 基 因 组 序 列 分 析 , 预 测 了 玉 米 中 所 有 编 码 转 录 因 子 的 基 因 。 对
所 得 全 部 玉 米 转 录 因 子 进 行 筛 选 , 从 中 排 除 掉 与 水 稻 、 拟 南 芥 蛋 白 水 平 同
源 性 高 于 55% 的 结 果 , 从 而 获 得 了 玉 米 特 异 的 转 录 因 子 。 其 中 ZmJAZ4 在 营
养 器 官 中 无 表 达 , 但 在 籽 粒 的 胚 与 胚 乳 中 有 表 达 , 并 且 是 随 着 生 育 期 的 进
行 在 胚 乳 中 的 表 达 量 持 续 升 高 , 表 达 量 最 高 至 6000 余 倍 。
7000
6000
5000
4000
3000
2000
ZmJAZ4
1000
0
利 用 Affymetrix Maize Genome Array 表 达 谱 芯 片 检 测 玉 米 B73 自 交 系 植 株 的 根 、 茎 、 叶 、 茎 尖 、
花 丝 、 雄 花 以 及 授 粉 后 10 天 、15 天 、20 天 、25 天 的 胚 和 胚 乳 组 织 中 各 基 因 表 达 情 况

序 列 分 析
序 列 来 源 :

蛋 白 序 列
>lcl|GRMZM2G024680_P01 seq=translation;
coord=1:244770698..244772023:1;
parent_transcript=GRMZM2G024680_T01;
parent_gene=GRMZM2G024680
MAASGNNRFSLTCARLRKFMMEQNRKVRMDDLV
GSSSFQRPLQLTPVPVATGPAAAAAWETGTSRTTLP
LFPVRTAGTAEITRPEEGKATLTIFYQGQVSTFHHFP
ADRAKVLMQMASSVTGNTPEKGVAVATAVPKKAQ
TSDDQPSPAGAGMPPIARKLTLQNFLRKRKNRIAGT
DDADRNEDASPWKKRDSAAGAGGTPAGDVPDDAS
WLALRL

Blast

多 序 列 比 对

MEME 分 析 保 守 结 构 域

亚 细 胞 定 位 分 析
Wolf PSORT

亚 细 胞 定 位

系 统 发 育 分 析

Protein-protein interaction

酵 母 双 杂 交 实 验
ZmJAZ4 与 TIFY 3B、AtMYC2 等 是 否 互 作 。

翻 译 后 修 饰 分 析
磷 酸 化 :DISPHOS,NetPhos 2.0 Server
泛 素 化 :BDM-PUB,UbPred

预 测 磷 酸 化 位 点
193 位 丝 氨 酸

泛 素 化 位 点 分 析

泛 素 化 位 点
137,138,189 位 赖 氨 酸

后 续 实 验
亚 细 胞 定 位
酵 母 双 杂 交
转 入 拟 南 芥 中 进 行 表 型 分 析
定 点 突 变

致 谢
感 谢 罗 老 师 的 指 导 ;
感 谢 小 组 成 员 的 共 同 努 力 。