Expression of Terpenoids 1, a glandular trichome-specific transcription factor from tomato that activates the terpene synthase 5 promoter
- 作者
- Eleni A. Spyropoulou, Michel A. Haring, Robert C. Schuurink
- 杂志
- Plant Molecular Biology（2013）
- DOI
- 10.1007/s11103-013-0142-0
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
解析番茄腺毛中萜类合酶基因SITPS5的转录调控机制，鉴定调控其表达的转录因子。
研究策略
通过启动子5'删除分析确定毛状体特异表达的最小片段（207 bp），利用该片段进行酵母单杂交筛选，获得转录因子SIEOT1，并通过亚细胞定位、烟草瞬时反式激活和启动子突变分析验证其功能。
核心内容
该研究旨在解析番茄腺毛中萜类合酶基因SITPS5的转录调控机制，鉴定了调控其表达的特异性转录因子。通过启动子5′删除分析，作者确定了207 bp的SITPS5启动子片段（含98 bp 5′UTR）足以驱动番茄VI型腺毛头细胞特异表达。利用该片段进行酵母单杂交筛选，重复三次共获71个克隆，其中转录因子SIEOT1出现34次。SIEOT1属于SHI/STY家族锌指蛋白，与马铃薯同源蛋白一致性83.5%，与拟南芥STY1一致性42.4%。亚细胞定位显示其定位于细胞核；在本氏烟草瞬时表达实验中，SIEOT1可使SITPS5启动子活性提高至对照的5倍，且该激活作用不被茉莉酸甲酯诱导。结果首次克隆并验证了番茄腺毛特异性转录因子SIEOT1，其能特异激活SITPS5启动子，可能参与萜类防御物质的组成型合成调控，为腺毛萜类代谢的转录调控网络提供了新的组分。
创新点
首次从番茄中克隆到调控萜类合酶基因的腺毛特异性转录因子SIEOT1，属于SHI/STY家族，证明其特异性激活SITPS5启动子。
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 番茄（Solanum lycopersicum cv. Moneymaker） | 萜类生物合成 | SITPS5 | SITPS5（芳樟醇合酶） | 催化 | 毛状体特异表达，催化芳樟醇合成，受JA诱导 |
| 番茄（Solanum lycopersicum cv. Moneymaker） | 萜类生物合成调控 | SIEOT1 | SIEOT1（锌指转录因子，SHI/STY家族） | 调控 | 腺毛特异性转录因子，结合并激活SITPS5启动子的207 bp片段 |
| 本氏烟草（Nicotiana benthamiana） | 瞬时表达系统 | SIEOT1 | SIEOT1-mVenus | 调控 | 用于核定位和反式激活实验 |
| 酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae） | 酵母单杂交筛选 | SIEOT1 | SIEOT1-GAL4AD | 调控 | 用于筛选与SITPS5启动子互作的转录因子 |
关键发现
- SITPS5启动子的207 bp片段（含98 bp 5'UTR）足以驱动番茄VI型腺毛头细胞特异表达
- 酵母单杂交筛选重复三次共获71个克隆，其中SIEOT1出现34次
- SIEOT1蛋白与马铃薯同源蛋白一致性83.5%，与拟南芥STY1一致性42.4%，与SHI一致性40.8%
- 在烟草叶片中SIEOT1可使SITPS5启动子活性提高至5倍（与RFP对照相比）
- SIEOT1定位于细胞核
- SIEOT1不被茉莉酸甲酯诱导（ANOVA F5,12=2.94, P=0.058）。
研究结论
SIEOT1是番茄腺毛特异性转录因子，属于SHI/STY家族，能够特异性地激活SITPS5启动子，可能参与萜类防御物质的组成型合成调控。