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Fasciclin样的阿拉伯乳糖基因家族尼古利亚娜·宾夕法尼亚州:全基因组识别、分类和对病原体的反应表达

抽象的

背景

尼古利亚娜·宾夕法尼亚州广泛用作植物病原体相互作用的模型植物。毛虫样阿拉伯乳糖蛋白(FLAS),阿拉伯乳蛋白蛋白(AGPS)的亚类,参与介导植物生长,发育和对非生物胁迫的反应。但是,FLA的成员n benthamiana他们对植物病原体的反应是未知的。

结果

38NbFLAs从基因组的研究中鉴定出来。NbFLAs可以分为四个亚类,它们的基因结构和基序组合物在每个亚类中保存。NbFLAs可能受到顺式作用元件如STRE和MBS的调控,也可能是转录因子如C2H2的靶点。实时定量聚合酶链反应(RT-qPCR)结果显示选定NbFLAs在不同组织中表达差异。所有被选中的NbFLAs被芜菁花叶病毒(TuMV)感染后,其表达量均显著下降,其中假单胞菌桃花糖番茄应变DC3000 (太平洋标准时间DC3000),提示可能的作用响应致病性感染。

结论

本研究系统地确定了弗拉斯n benthamiana,并表示响应生物应激的潜在角色。识别NbFLAs是否有助于进一步研究其在植物免疫中的作用N. Benthamiana。

背景

植物细胞壁是动态和复杂的细胞器,主要由纤维素,半纤维素,果胶,聚糖和蛋白质组成。它不仅涉及机械保护和结构支持,还涉及信号转导,细胞间通信和免疫力[123.].

富羟脯氨酸富含糖蛋白(HRGPS)是参与植物生长,发育和免疫力的典型细胞壁蛋白[4.5.].HRGPs有一些含有羟脯氨酸(Hyp)残基的重复糖基化基序,这些残基是糖基化位点。根据o-糖基化水平的不同,HRGP超家族可分为三个亚家族:高糖基化阿拉伯半乳糖蛋白(AGPs)、最低糖基化前富蛋白(PRPs)和中度糖基化延伸蛋白(EXTs) [5.].agp在植物中非常丰富,可分为六大亚类:经典agp、AG肽、赖氨酸丰富agp、FLAs、非经典agp和嵌合agp [6.].FLAs通常有一个或两个束状蛋白结构域,在果蝇、哺乳动物、海胆、植物、酵母和细菌中都有发现。除束状蛋白结构域外,FLAs通常包含n端信号肽和c端糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定信号肽。GPI和束蛋白结构域在功能上很重要,被认为介导细胞粘附[7.8.].

到目前为止,FLA系列成员已在几种植物物种中鉴定。21弗拉已经确定了拟南芥蒂利亚纳[8.], 27米(栽培稻)[9.10], 34的小麦(Triticum aestivum.)[10],35在杨树(杨树trichocarpa)[11],19块棉花(gossypium hirsutum)[12],33在大白菜中(Brassica Rapa.)[13), 18日在桉树茅[14]及23号纺织大麻(大麻苜蓿)[15].FLA是细胞壁结构糖蛋白,其介导纤维素沉积和细胞壁发育。他们被认为参与纤维开发,伸长和干动力学,影响棉花和木质植物中的纤维和木材的质量,如杨树和桉树[16]在木耳中丰富[17].击倒Ptfla6.导致茎硬度和木质纤维素木质素的降低,以及涉及细胞壁合成中的基因的下调[18].过度表达GHGALT1.通过控制FLAs的糖基化促进棉纤维发育[19]以及在植物中GhAGP4被撞击,强烈抑制纤维引发和伸长率,抑制细胞骨架网络和纤维细胞中的纤维素沉积[20.].在来自棉制塑料的细胞壁再生过程中,有富含脯氨酸蛋白质(PRPL),富含甘氨酸蛋白质(GRP)的调节,并且延长素(EPR1),也可以介导细胞壁的构造和改性[21].此外,ATFLA11ATFLA12,EGRFLA2egrfla3.有类似的功能[1422].弗拉S还可以规范花粉发育。在拟南芥和玉米中,AtFLA9zmfla7.表现出与流产的负相关,并减少表达弗拉■增加了受精卵产的流产[23].AtFLA3- 拟合拟南芥有异常的花粉颗粒,也表明花粉形成的功能[24].弗拉S也涉及细胞到细胞通信[13],拍摄发展[2526]种子粘液粘附[27],聚糖稳定[28和应对盐的压力[2930.31], 寒冷的 [32和过氧化氢[33].

虽然弗拉S在植物生长和发展中具有多种作用,众所周知的任何受累他们可能对病原体可能具有。n benthamiana是研究植物免疫的模型植物,但其结构、功能和表达弗拉基因家庭成员未知。在这项研究中,我们已经确定并表征了成员弗拉基因家族在n benthamiana并且还报道了它们的亚细胞定位,表达模式及其对病毒和细菌病原体的反应。

结果

NbFLA家族成员的身份确认

基于以前的研究[8.[Flas具有AGP样糖基化区域,筋膜结构域和N-末端信号肽。我们遵循这些标准来识别推定的FLAn benthamiana.下载了21例鉴定的ATFLA的序列[8.)和n benthamiana从Sol基因组学网络下载基因组(https://solgenomics.net/)[34].通过两个圆形BLASTP和信号肽预测鉴定了总共38个NBFLA(表1和附加文件1:表S1)。其中大部分(66%)具有200-300AA的长度,而最大(Nbfla10)具有495AA,最小(NBFLA26)仅具有182AA。预测的等电点范围为4.29至9.77,并且仅来自氨基酸序列(不包括聚糖)的分子量(Mws)在19.68-52.32kda的范围内。Nbflas的蛋白质性质与其他植物物种的蛋白质相似[8.11].

表1推定的弗拉斯n benthamiana

Nbflas的系统发育分析与多序列对齐

为了更好地揭示它们的进化关系,帮助分类NbFLAs,我们将21个AtFLAs和38个NbFLAs的序列构建了系统发育树(图1)。1).由于一些荧光之间的序列相似性低,单独的系统发育分析可能是误导性,因此,如前所述,也使用粘性序列相似性,存在和GPI的存在和数量来创造分类8.].通过系统发育分析,大多数NbFLAs都可以充分分类,但也有少数(NbFLA8/15和NbFLA10/14)需要考虑其蛋白特性,包括束蛋白结构域的存在和数量以及GPI。

图。1
图1

代表FLA蛋白之间的关系的大型系统发育树n benthamianaA. Thaliana..所有FLA蛋白被分为4个亚类,以不同颜色的簇表示。红色、绿色、蓝色和粉红色的簇分别代表I、II、III和IV亚类。采用MEGA7软件邻域连接法构建系统发育树,共扩增1000个bootstrap复制

我们识别的38个Nbflas可以分为以前报告的ATFLAS先前的相​​同四个子类[8.,命名为I至IV(图。1).Nbfla2 / 8/12 / 15/22 / 25/26 / 27/29 / 32/33/36属于子类I,并具有单个粘性域域和GPI锚定信号(Nbfla36除外),与atflas和ptrflas相关[8.11].NBFLA6 / 9/17属于子类II。子类II是最小的组,成员包含两个筋膜域,但没有C终端GPI锚点。子类III的成员(Nbfla3 / 4 / 5/7/10 / 14/18 / 23/24 / 34/34/34/38)具有一个或两个筋膜结构域,大多数(77%)都有一个C末端GPI锚地点。其余的Nbflas(Nbfla1 / 11/13 / 20/21 / 28/30 / 31/37)构成亚类IV,其含有与其他NBFLA相当远方的NBFLA,并且在数量中没有一致的模式筋膜域或GPI信号的存在。

我们还为Nbflas的每个亚类构建了单独的系统发育树,包括来自其他8种植物物种的序列,其中已经鉴定了荧光粉(拟南芥,米饭,小麦,杨树,棉花,大白菜,桉树茅和纺织大麻)(附加文件2:图。S1)。通常,弗拉斯在密切相关的物种中具有相对高的同源性,如Atflas / Brflas和Osflas / Taflas。来自相同物种的荧光通常成对存在,如Nbfla26 / 29和Tafla19 / 27,表明它们可能是副酰基基因。子类I和III是两个最大的组,群集模式很复杂。来自相同物种的荧光通常不会团聚在一起,并且来自不同物种的一些密切对的对表明它们是正交基因(例如NbFla12 / Brfla22和Tafla2 / Osfla2)。在亚类II和IV中,大多数来自相同物种组的FLA(例如Nbfla6 / 9/16 / 17和Tafla6 / 7/8 / 29)。Subclass II具有最少的成员,其中大多数不是GPI锚定,但Osflas是一个重要的例外。

先前报道的筋膜结构域含有约110-150个氨基酸残基,并具有两个高度保守的区域(H1和H 2)和A [PHE / TYR] -HIS([Y / F] H)图案[12].使用肌肉构建的NbFlas的筋膜序列的氨基酸序列的对准显示了类似的图案(图。2).H1区域中的Thr残基高度保守,然后是其他保守的残留物,例如Val / Ile(Thr)和Asn / Asp之后的一个位置(在Thr之后的六个位置)。这些残留物可能在维持筋膜结构域和/或细胞粘附的结构方面发挥作用[12].据报道,其他丛素结构域[113135[小疏水性氨基酸,如Leu,Val和Ile在H2区域中丰富。在[y / f] h图案中,他和亲的残留物也相对节省。

图2
图2.

NBFlas筋膜域的多序列对齐。对齐由肌肉构成并通过JALVIEV来观察。如果Nbfla包含两个楣域,则使用“-1”和“-2”来区分它们。位置保存超过50%的残留物是阴影。保守区域(H1,H 2和πH)在顶部表示

结构与保守的图案分析NbFLAs

进一步分析Nbflas的基因结构和基序在图2中示出。3..系统发育树证实,Nbflas可以分成四个亚类(图。3.a).基因组DNA序列分析表明NbFLAs通常具有0,1或2内含子(图。3.b)。子类II中的所有成员都有一个或两个内含子,而大多数子类I和III的成员没有(图。3.b).每个亚类中关系最密切的成员,通常具有相似的外显子/内含子结构,内含子和外显子的长度差别不大。然而,几nbfla.基因对显示出不同的内含子/外显子装置。例如,nbfla1.nbfla31.具有高序列相似性,但nbfla1.没有内含子nbfla31.有一个。

图3.
图3.

Nbflas在保守蛋白质基序的系统发育关系,基因结构和结构。一种根据NbFLA蛋白全长序列构建系统发育树。B.外显子系统结构NbFLAs.粉色方框表示未翻译的5 '和3 '区域;绿色的盒子表示外显子;黑线表示内含子。束蛋白区域用黄色的方框表示。C主题组成。主题,编号为1-20,显示在不同的彩色框中。每个主题的序列信息在附加文件中提供1:表S2

对38个nbfla进行了在线模因分析,以确定其他的模因。预测了20个保守的主题(图。3.c和附加文件3.:表S2)和每个NBFLA包含在其中的五个和十个之间。一些主题对大多数成员都是常见的,而其他主题是一个或几个子类的独特之处。例如,大多数Nbflas(84%)含有的图案17.仅在亚类II中仅存在亚类III和基序9,16,18和19时存在基序10和11。基序7对子类II和IV是独一无二的,除非NBFLA4 / 5/7 / 26/38外,大多数子类I和III的组成部分都包含图案3和8。亚类IV显然与其他亚类密切相关,而主题12,13和15对该子类是独一无二的。

其中顺式作用元件和转录因子的预测NbFLAs

分析了NbFLAs启动子区顺式作用元件,预测了105个顺式作用元件(图1)。4.和附加文件4.:表S3)。这些顺式作用元件与环境胁迫、激素反应、发育、光响应、启动子、位点结合等功能相关(图1)。4.一种)。最丰富的元素是轻响应的元素,包括G盒,GT1-MOTIF和GATA-MOTIF。鉴定了15个激素响应元件,这些元素主要涉及响应脱落酸(ABA)或茉莉酸甲酯(MEJA)(图。4.b)。在预测的环境压力相关的元素中,STRE,MBS是最丰富的(图。4.c).已知有几种丰富的预测顺式作用元件介导植物免疫。例如,VdMYB1绑定到MBS中VdSTS2基因启动子,从而激活VdSTS2转录和正向调节防御反应[36].machi3-1TaRIM1还结合MBS CIS作用元件以增加宿主阻力[3738].

图4.
图4.

CIS作用元素预测NbFLAs一种在每个启动子区域检测到的顺式作用元件的数量nbfla.基因。所有顺式作用元素可分为七种类型。B.中与环境应力有关要素的种类、数量和位置NbFLAsC激素响应元素的种类,数量和位置NbFLAs

通过结合转录因子(TFS),顺式作用元件调节基因转录的精确起始和效率。因此,我们预测可能调节转录的潜在TFSNbFLAs(图。5.和附加文件5.:表S4)。的NbFLAs平均有五个TFs,但似乎nbfla4.nbfla27.可能由更多TFS调节,包括RAV和CPP等特定TFS,而NbFLA8/15/38可能每个只能由两个TFS调节。总共有25种TFS,其中C2H2,BBR-BPC,DOF,MYB和MIKC是最丰富的。以前的研究表明TFS在调节植物免疫方面的作用。NBCZF1,一种新型C2H2型锌手指蛋白,是植物防御的调节器[39[VVDOF3增强了粉状霉菌抗性vitis Vinifera[40].此外,AtMyb15和MdMyb30也参与增强抗病能力[4142].

图5.
图5.

监管网络之间NbFLAs和潜在的助教。绿色六边形代表转录因子,蓝色矩形代表NbFLAs黑线和黑线代表潜在的监管关系

Nbflas的亚细胞定位分析

基于NbFla氨基酸序列的生物信息学分析表明,所有这些都可以定位于膜,并且预测NbFla4在核和膜中定位(表1).为了验证这些预测,我们在每个子类(NBFLA4 / 6/31/32)中选择了一个NBFLA,以通过激光共聚焦显微镜分析它们的定位。ATP1P2A-GFP用作膜标记[43].结果显示,NbFLA6和NbFLA32只存在于细胞膜中,而NbFLA4同时存在于细胞膜和细胞核中,与预测一致(图1)。6.).

图6.
图6.

Nbfla4 / 6/31 / 32的亚细胞定位。共聚焦显微镜图像n benthamiana表皮叶细胞分别与NbFLA4-mCherry、NbFLA6-mCherry、NbFLA31-mCherry和NbFLA32-mCherry共同表达膜标志物AtP1P2A-GFP(左图)。合并后的图像显示在右边的面板中。比例尺= 50 μm。nbfl4 - mcherry面板中的箭头表示细胞核中的红色荧光。NbFLA31-mCherry图中的箭头表示细胞质中的红色荧光

GPI锚定信号对于膜定位至关重要,预测约三分之二的Atflas和Ptrflas,在38个(53%)的Nbflas(表1).在四个被选中的NbFLAs中,只有nbfl31没有被GPI锚定。与之相对应的是,虽然质解实验证实了NbFLA31的膜定位,但在细胞质中也可以观察到扩散的红色荧光(图。6.和附加文件6.:图。S2)。

组织的表达NbFLAs

全面了解的功能NbFLAs,两三个NbFLAs随机选择从每个亚类,通过RT-QPCR分析它们在五种不同组织(根,茎,幼叶,成熟叶和花)中的表达(图。7.和附加文件7.:图S3)。所有选择的表达水平NbFLAs(除了nbfla4.)在幼叶中含量高于成熟叶。NBFLA11 / 18/31 / 32/34在年轻的叶子中高度表达,nbfla4.在花中高度表达。早些时候有报道称Ptfla6.在张力木(tw)中特异性表达,减少了转录物Ptfla6.影响干动力学[18].在这项研究中,NbFLA2/6/15/17,属于子类I和II,在茎中高度表达,这表明他们可能在干动力学中发挥作用。

图7.
图7.

代表的微分表达式nbfla.通过RT-QPCR不同组织中的基因。yl:幼叶;MF:成熟叶;ST STEM:RO根;FL:花。平均表达值由相对于幼叶的三个独立的生物重复计算。TBTOOLS可视化平均表达值;红色代表高表达水平,绿色代表低表达水平。相对表达式值和标准错误的原始数据在附加文件中提供6.:图。S2

的表达nbfla.在生物压力下

调查是否NbFLAs参与对病原体,叶子的回应n benthamiana用萝卜镶嵌病毒(tumv),马铃薯病毒x(pvx),胡椒斑点马赛克病毒(pmmov)和细菌病原体假单胞菌桃花糖番茄应变DC3000 (太平洋标准时间DC3000)。在病毒接种(DPI)后5天,或2天太平洋标准时间DC3000感染,收集叶子以研究11的表达模式nbfla.RT-qPCR检测基因(图。8.).

图8
图8.

代表的表达分析nbfla.RT-qPCR检测不同病原体感染的基因。平均表达值从三个独立的生物学重复计算,并相对于模拟接种对照

tumv感染导致​​所有的表达巨大减少NbFLAs测试,特别是NBFLA15 / 18/34,这些都减少了99%以上。PVX或PMMoV感染通常诱导表达适度减少,尽管nbfla6.PVX轻度上调。细菌病原体太平洋标准时间DC3000减少了大多数表达NbFLAs73% - 99%,但是相反,nbfla4.nbfla7.基本上上调。这些结果表明最多NbFLAs受到TuMV和太平洋标准时间因此,DC3000,因此可能在感染后反应中发挥作用。

讨论

弗拉在包括拟南芥中的几种植物中鉴定并表征了家庭[8.], 白饭 [9.10], 小麦 [10],poplar [11], 棉布 [12、大白菜[13],桉树茅[14]及纺织大麻[15].在这项研究中,我们确定了38弗拉年代n benthamiana通过对系统发育树、基因结构和保守基序的研究,发现它们的结构域是保守的(图1)。3.).通常,Nbflas可以分为四个子类,每个子类中的Nbflas具有类似的基因结构,图案和保守结构域。与拟南芥中的FLA一致[8.],子类II包含最少的NBFLA和子类IV中的NBFLA是最可变的。其他双子叶植物物种的泡沫在每个亚类中具有相似的性质,而亚类II的Dicot成员没有GPI,则大多数Osflas和子类中的Taflas是GPI锚定[10].此外,子类II中的OSFLA也只有一个筋膜域,与双子叶鳞状物种的泡沫不同[10].因此,可能需要在单子叶植物中进行不同分类的斑块。

38个Nbflas中的25个具有单一的筋膜域,其中13个具有两个结构域,其中20个域,38个是GPI锚定的。已知与筋膜结构域的GPI锚定信号与细胞粘合性很重要,用于膜定位,并用于在粘合复合物之间实现更稳定的相互作用。已经提出,植物可以具有GPI锚固的FLA,以保持不用于沉入细胞扩张的血浆膜和氟的完整性[8.].

以前的研究表明了不同的表达模式弗拉斯在其他植物的组织中。例如,Atfla11 / 12.在茎中高度表达[22],如下BRFLA6 / 9/22(同源的ATFLA11一些egrflas.在茎中也高度表达[1422)和10PopFLAs在杨树张力木材中表达了高度表达[35].Ptfla6.ZeFLA11在木质组织中专门表达[1844].这些研究表明了一些弗拉斯在干细胞动力学和细胞壁伸长中发挥重要作用。在我们的研究中,NBFLA2 / 6/15也在茎中表达高度表达nbfla7 / 34.既有高度表达Ptrfla12 / 21/22 / 24/27 / 28/30[11],表明他们可以参与根顶部的分发性发展。许多NbFLAs在幼叶中高度表达[11],据报道GHFLA5 / 8/9 / 12BR4 / 5/10 / 21 / 27/33[8.1213], 但不是Ptrflas.测试的年轻人有高表达[11].这可能是因为n benthamiana更紧密地与棉花和大白菜更紧密。

一些生物和非生物胁迫导致转录的显着变化弗拉斯.例如,在H下2O.2压力,小麦FLA蛋白的表达水平增加,这可能有助于h2O.2公差(33].相似地,AtFLA3在冷胁迫下表达更高[32].在盐压力下,OSFLA10 / 18.表达减少了[9.] 尽管PtrFLA2/12/20/21/24/30是调节(11].此外,TaFLA3/4/9在热量,ABA或NaCl处理后下调[10].OSFLA24.AtFLA1/2/8在ABA治疗后也显着减少[8.9.].很多经常被预测的TFs在NbFLAs包括C2H2,DOF和MYB,已举报在ABA途中发挥作用[45464748因此,如在其他物种中,NbFLAs可能受到ABA途径的调控。而功能弗拉斯在非生物胁迫期间的信号通路中,已经研究了对病原体响应于病原体的潜在作用而言。AtFLA1/2/8在病原体攻击、氧化应激和缺乏抗坏血酸的VTC突变体中降低[49].真菌Ophiostoma novo-ulmi减少了表达弗拉斯在英语榆树中[50.].我们的结果表明几乎所有NbFLAs由tumv和tumv和太平洋标准时间DC3000感染,这表明NbFLAs可能在病原体感染中具有特异性作用。

由于它们在细胞粘附和膜定位中的作用,AGPS(包括氟斑)可以与作为壁相关激酶的受体样激酶相互作用,因此参与信号转导[51.].例如,AtFLA4SOS5.)通过细胞壁受体样激酶介导的根生长和种子粘附(FEI1 / 2.)[27],并调节ABA信号,以调节细胞壁生物合成和根生长[2527].GPI和Fasciclin结构域的已知功能表明NbFlas可能参与宿主病原体相互作用。因此,进一步的作用NbFLAs在植物抵抗中值得探索。

结论

在这项研究中,38NbFLAs经鉴定可分为4个亚类。通常,来自同一个子类的nbfla中最接近的成员具有相似的结构和保守的主题。所选的表达模式nbfla.在不同的组织中是不同的,并选择NbFLAs在CuMV或CuMV感染后下调太平洋标准时间DC3000。本研究结果将有助于了解FLA家庭的结构和特征,并为探讨二者之间的关系奠定基础弗拉斯和免疫N. Benthamiana。

方法

识别NBFLAS家族

下载了21个鉴定的ATFLA的序列n benthamiana从Sol基因组学网络下载基因组(https://solgenomics.net/)[34].通过两轮BLASTP鉴定NBFLA。首先,所有ATFLA都用于使用TBTOOLS搜索可能的NBFLA [52.].然后ncbi批量CD-search [53.54.]用于确认候选Nbflas是否包含FASCICLIN域,包括FAS1(SMART00554),Fasciclin Superfamily(CL02663)或Fasciclin(PFAM02469)。接下来,我们通过Signaip5.0预测N末端信号肽[55.],C末端GPI锚加入信号由大PI工厂预测器[56.]和糖基化位点通过Net胶乳1.0 [57.].最后,根据先前建立的标准,包含agp样糖基化区域、束蛋白结构域和n端信号肽的序列被认为是NbFLAs [11].然后通过expasy确定所有预测的Nbflas的Cds长度,pi和分子量(mw)[58.]和用Plant-mPLoc预测其亚细胞定位[59.].

系统发育分析和多序列对准

从NCBI蛋白质数据库获得ATFLA蛋白的序列(http://www.ncbinlm.nih.gov/protein./)。使用Mega7.0重复1000个引导复制,构建了ATFLAS和NBFLA的全长序列的邻近(NJ)系统发育树。所有NBFLA的多序列对齐也由Clustal x 2.0创建[60.].

基因结构和保守域分析

使用NCBI Batch CD-Search对基因结构和保守域进行分析和可视化[53.54.]和tbtools [52.].MEME计划分析基因的保守基序[61.],最佳图案宽度设置为30-70,重复次数设置为0或1,最大图案数设置为识别15个图案。

启动子CIS作用元件和TFS预测

启动子顺式作用元件由PlantCARE预测[62.PlantRegMap预测转录因子[63.),与N. Sylvestris.作为目标物种。

质粒建设和农业素测定n benthamiana

基于上述序列,我们克隆了CDS序列NBFLA4 / 6/31 / 32并将它们构建成具有红色荧光标记的瞬态表达载体。用于质粒结构的所有引物都列于额外的文件中8.:表S5。如前所述进行农农素测定[64.].简而言之,将构建体转化为A. Tumefaciens.(菌株GV3101)。转化子在接种缓冲液(10 mM MgCl)中培养和再悬浮2,在室温下为2mM乙酰乙烯酮,100 mm MES(pH 5.7)] 3-5小时。然后将悬浮液调整为OD600 = 0.1 and were infiltrated into leaves of 4- to 6-week oldn benthamiana无缝注射器的植物。

植物生长和病原体接种

n benthamiana由Yule Liu(清华大学,中国)博士捐赠种子,并在16-H光(2000Lx)/ 8-H深色光周期下以26±2°的16-H光(Peat:蛭石= 1:1)生长C相对湿度为60±5%。A TuMV infectious clone was kindly provided by Dr. Fernando Ponz (INIA, Laboratorio de Virologı’a Vegetal, Spain), a PVX infectious clone was kindly provided by Dr. Stuart MacFarlane (James Hutton Institute, UK) and a PMMoV infectious clone was created in our lab. The太平洋标准时间DC3000应变由Yule Liu博士(中国清华大学)友好提供。Tumv,pvx和pmmov接种到新膨胀的叶子上n benthamiana.通过将病毒感染的叶片均化在磷酸盐缓冲液中均化和磷酸盐缓冲液作为模拟对照来获得接种物。的太平洋标准时间DC3000在28°C时以王的B培养基培养。叶子n benthamiana被渗透并停职了吗太平洋标准时间DC3000(OD.600 = 10−5)在10毫米的mgcl中2,而植物只浸透10 mM的氯化镁2用作前面描述的阴性控制[65.) . .

RT-QPCR的表达分析

采用RT-qPCR分析,确定具有代表性的表达nbfla.基因。我们使用了至少三个独立的生物复制和三个技术复制。用PrimeScript RT试剂盒(TaKaRa)从0.5 mg RNA中合成第一链cDNA。RT-qPCR采用SYBR-green荧光,使用罗氏LightCycler®480 Real-Time PCR系统进行。相对基因表达量按ΔΔCT法计算[66.],并通过Tbtools [52.].用于RT-QPCR的所有引物都列在附加文件中8.:表S5。

数据和材料的可用性

本研究期间生成或分析的所有数据都包含在此已发布的文章中及其附加文件中。在当前研究期间生成和分析的数据集可从相应的作者获得合理的请求。

缩写

弗拉斯:

丝带样阿拉伯乳糖蛋白

agp:

Arabinogalactan蛋白质

谷歌价格指数:

Glycosylphosphatidylinositol

tumv:

萝卜马赛克病毒

太平洋标准时间DC3000:

假单胞菌桃花糖番茄太平洋标准时间)菌株DC3000

HRGPs:

富羟脯氨酸富含糖蛋白

TFs:

转录因素

阿坝:

脱盐酸

Meja:

茉莉酸甲酯

TW:

张力木头

PVX:

马铃薯X病毒

PMMoV:

胡椒斑点马赛克病毒

FAS1:

筋膜1

参考

  1. 1.

    De Lorenzo G等。影响植物发育、免疫和生物转化的细胞壁性状。植物j . 2019; 97(1): 134 - 47岁。

    PubMed.谷歌学术

  2. 2.

    Bacete L等人。植物细胞壁介导的免疫:细胞壁改变触发疾病抗性反应。工厂J. 2018; 93(4):614-36。

    中科院PubMed.谷歌学术

  3. 3.

    瑞y,Dinneny JR。具有完整性的墙壁:压力下植物细胞壁的监测和维护。新植物。2019; 225(4):1428-39。

    PubMed.谷歌学术

  4. 4.

    Showalter Am,等富含羟脯氨酸富含糖蛋白的鉴定,分类和分析的生物信息学方法。植物理性。2010; 153(2):485-513。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  5. 5。

    HIJAZI M等人。富含羟脯氨酸富含糖蛋白的翻译后修饰的更新:朝着模型突出其对植物细胞墙架构的贡献。前植物SCI。2014; 5:395。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  6. 6。

    夏日昭和。Arabinogalactan-蛋白:结构,表达和功能。细胞mol寿命。2001; 58(10):1399-417。

    中科院PubMed.谷歌学术

  7. 7。

    Clout NJ,TISI D,HOHENESTE E.来自昆虫细胞粘附分子Fasciclin I.结构的FAS1结构域对的结构揭示了新的折叠。2003; 11(2):197-203。

    中科院PubMed.谷歌学术

  8. 8。

    约翰逊kl等。像阿拉伯同胞酸蛋白一样的筋膜蛋白拟南芥.一个被认为是细胞粘附分子的多基因家族。植物杂志。2003;133(4):1911 - 25所示。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  9. 9。

    水稻阿拉伯半乳糖蛋白基因家族的全基因组鉴定、分类及表达分析(oryza sativa l。).J Exp Bot。2010; 61(10):2647-68。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  10. 10.

    Faik A,Abouzouhair J,Sarhan F.推定的束缚毛囊样蛋白质 - 蛋白质(FLA)在小麦(Triticum aestivum.)及米(栽培稻):鉴定和生物信息分析。基因组学。2006;276:478-94。

    中科院谷歌学术

  11. 11.

    臧磊,等。对fasiclin样阿拉伯半乳糖蛋白基因家族的全基因组分析揭示了差异表达模式、定位和盐胁迫反应杨树.植物科学与技术。2015;6:1340。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  12. 12.

    黄GQ等人。纤维发育中19种新型棉FLA基因及其表达分析及对植物激素和盐胁迫的表征及其表征。physiol植物。2008; 134(2):348-59。

    中科院PubMed.谷歌学术

  13. 13.

    Jun L,Xiaoming W. Genome-ide-ide的鉴定,分类和表达分析,在大白菜中编码推定的毛囊样阿拉伯乳糖蛋白酶(芸苔属植物拉伯L。).MOL BIO REP。2012; 39(12):10541-55。

    谷歌学术

  14. 14.

    MacMillan CP等。像阿拉伯乳糖蛋白家族的筋膜样桉树茅含有影响木材生物学和生物力学的成员。新植物。2015; 206(4):1314-27。

    中科院PubMed.谷歌学术

  15. 15.

    Guerriero G,等。纺织大麻鉴定筋膜样阿拉伯乳糖蛋白(大麻L。):在不同组织中的硅分析和基因表达模式中。BMC基因组学。2017; 18(1):741。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  16. 16。

    王浩,等。fasiclin样阿拉伯半乳糖蛋白PtFLAs在ga介导的张力木材形成中起重要作用杨树.SCI批准。2017; 7(1):6182-13。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  17. 17。

    张Z等人。棉花中的木质SAP含有有助于环境应力反应和细胞壁发育的蛋白质。Funct综合基因组学。2015; 15(1):17-26。

    中科院PubMed.谷歌学术

  18. 18。

    王浩,等。中阿半乳蛋白fl6基因的反义表达杨树抑制其同源基因的表达,改变转基因树的茎生物力学和细胞壁组成。实验机器人。2015;66(5):1291-302。

    中科院PubMed.谷歌学术

  19. 19。

    qin lx等。棉β-半乳糖基转移酶1(GALT1)将半乳糖基alabinalach蛋白参与控制纤维发育。工厂J. 2017; 89(5):957-71。

    中科院PubMed.谷歌学术

  20. 20。

    李伊,等。抑制GHAGP4基因表达抑制棉纤维的启动和伸长率。植物细胞代表2010; 29(2):193-202。

    中科院PubMed.谷歌学术

  21. 21。

    杨X等。通过抑制减法杂交和MACRARARARY棉制棉质蛋白培养过程中涉及细胞壁再生的基因的表达谱分析。J Exp Bot。2008; 59(13):3661-74。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  22. 22。

    MacMillan CP等。类似束蛋白的阿拉伯半乳糖蛋白:拟南芥和桉树的茎生物力学和细胞壁结构的专门化。植物j . 2010; 62(4): 689 - 703。

    中科院PubMed.谷歌学术

  23. 23。

    Cagnola JI等。选择性表达减少筋膜样阿拉伯乳糖蛋白与大田作物籽粒败育相关的基因Zea Mays.(玉米)和拟南芥种子。植物细胞环境。2018; 41(3):661-74。

    中科院PubMed.谷歌学术

  24. 24。

    李静,等。fasiclin样阿拉伯半乳糖蛋白基因,FLA3,参与小孢子发育拟南芥.工厂J.2010; 64(3):482-97。

    中科院PubMed.谷歌学术

  25. 25。

    薛红,薛红,薛红拟南芥fasiclin LIKE ARABINOGALACTAN PROTEIN 4基因与脱落酸信号传播协同作用以控制根系生长。Ann Bot。2014; 114(6):1125-33。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  26. 26。

    约翰逊kl等。一种粘性的阿拉伯乳糖蛋白(FLA)突变体拟南芥蒂利亚纳fl1在芽再生方面存在缺陷。《公共科学图书馆•综合》。2011;6 (9):e25154。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  27. 27。

    Basu D等人。筋膜样阿拉伯酰亚胺蛋白(SOS5)的糖基化通过细胞壁受体样激酶(FEI1 / FEI2)途径介导根生长和种子粘液粘附性拟南芥.Plos一个。2016; 11(1):E0145092。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  28. 28。

    Xue H,等。拟南芥蒂利亚纳fl4通过其羧基近端fasiclin 1结构域发挥聚糖稳定可溶性因子的作用。植物j . 2017; 91(4): 613 - 30。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  29. 29.

    李伟等。陆地棉幼苗根系早期盐胁迫响应蛋白的鉴定(gossypium hirsutum l。)采用基于ITRAQ的蛋白质组学技术。前植物SCI。2015; 6:732。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  30. 30.

    Guerriero G,等。纺织大麻与盐度:来自靶向基因表达分析的见解。基因。2017; 8(10):242。

    pmed中央谷歌学术

  31. 31。

    Shi H,等。的拟南芥SOS5基因座编码推定的细胞表面粘附蛋白,是正常电池膨胀所必需的。植物细胞。2003; 15(1):19-32。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  32. 32。

    Takahashi D,Kawamura Y,Uemura M.冷驯化伴随着糖基膦酰氨酸肌醇(GPI)-Achidered蛋白的复杂反应拟南芥.J Exp Bot。2016; 67(17):5203-15。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  33. 33.

    GE P等人。基于ITRAQ的定量蛋白质组学分析揭示了在过氧化氢应力下的小麦幼苗生长的新代谢途径。蛋白质组学。2013; 13(20):3046-58。

    中科院PubMed.谷歌学术

  34. 34.

    致命的A等。基因组序列草案尼古利亚娜·宾夕法尼亚州加强植物分子微生物生物学研究。植物微生物学杂志。2012;25(12):1523。

    中科院PubMed.谷歌学术

  35. 35.

    Lafarguette F等。编码类似束蛋白的阿拉伯半乳聚糖蛋白的杨树基因在张力木中高度表达。新植醇。2004;164(1):107 - 21所示。

    中科院谷歌学术

  36. 36.

    Yu Y等。葡萄r2r3型MYB转录因子VdMYB1通过激活二苯乙烯合成酶基因2 (VdSTS2)正向调节防御反应。中国生物医学工程学报,2019;

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  37. 37.

    Kurilla A等人。酸性丁蛋白酶的花蜜和颗粒状渗出物特异性表达可以部分保护某些苹果品种免受火灾枯萎病。Planta。2019; 251(1):20。

    PubMed.谷歌学术

  38. 38.

    Shan T等。小麦R2R3-MYB转录因子TaRIM1参与抗病应答Rhizoctonia cerealis.通过调节防御基因感染。Sci众议员2016;6:28777。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  39. 39.

    张浩,等。NbCZF1是一种新型的c2h2型锌指蛋白,作为一种新的sscut诱导的植物免疫调节蛋白尼古利亚娜·宾夕法尼亚州.植物细胞生理。2016; 57(12):2472-84。

    中科院PubMed.谷歌学术

  40. 40。

    余永红等。葡萄(vitis Vinifera) VvDOF3具有转录激活剂的作用,增强了对白粉病的抗性。植物生理学与生物化学,2019;

    中科院PubMed.谷歌学术

  41. 41。

    Chezem WR等。sg2型R2R3-MYB转录因子MYB15控制防御诱导的木质素化和基础免疫拟南芥.植物细胞。2017; 29(8):1907-26。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  42. 42。

    张燕,等。R2R3 MYB转录因子MdMYB30通过调节表皮蜡质的生物合成来调节植物对病原体的抗性。中国生物医学工程学报,2019;

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  43. 43。

    Cutler SR等人。随机GFP :: cDNA融合能够在细胞中可视化亚细胞结构拟南芥频率很高。中国科学:科学技术出版社,2000;

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  44. 44。

    Dahiya P等人。含有粘性域的基因,ZeFLA11的茎维管系统中有网状壁增厚的木质部成分Zinnia线虫cv嫉妒。Planta。2006; 223(6):1281-91。

    中科院PubMed.谷歌学术

  45. 45。

    方Q等人。来自Poplar R2R3 MyB系列的盐胁迫调节剂整合了侧根出苗和ABA信号传导的调节,以介导盐胁迫耐受性拟南芥.植物理性生物化学。2017; 114:100-10。

    中科院PubMed.谷歌学术

  46. 46。

    方Q等人。ATDIV2,R-R型MYB转录因子拟南芥,通过调节ABA信号来负调节盐胁迫。植物细胞批准。2018; 37(11):1499-511。

    中科院PubMed.谷歌学术

  47. 47。

    Sun B等。TaZFP1,一个C2H2型zfp基因T. Aestivum.,通过调节不同的胁迫防御生理过程来调节植物的耐盐性。植物生理学与生物化学,2019;

    中科院PubMed.谷歌学术

  48. 48。

    Lorrai R等。全基因组RNA-seq分析表明,DAG1转录因子促进下胚轴伸长,作用于ABA、乙烯和生长素信号转导。Sci众议员2018;8(1):15895 - 13所示。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  49. 49。

    Sultana N等。抗坏血酸缺乏影响叶细胞壁糖蛋白质组拟南芥蒂利亚纳.植物细胞环境。2015; 38(2):375-84。

    中科院PubMed.谷歌学术

  50. 50。

    perdiguero p等人。基因表达在英语榆树中防御与增长之间的权衡Ophiostoma novo-ulmi.植物细胞环境。2018; 41(1):198-214。

    中科院PubMed.谷歌学术

  51. 51。

    斯科特·甘斯·富吉基M,凯特BG。阿拉伯半乳蛋白和壁相关激酶在具有专门顶点的Plasmalmal术网中。原生质。2000; 212(1):115-34。

    谷歌学术

  52. 52。

    Chen C,等TBTOOLS - 为大生物数据的交互式分析开发了一个综合工具包。摩尔。植物。2020。https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.06.009

  53. 53。

    Marchler-Bauer A等人。CDD:NCBI的保守域数据库。核酸RES。2015; 43(D1):D222-6。

    中科院PubMed.谷歌学术

  54. 54。

    Marchler-Bauer A等人。CDD/SPARCLE:蛋白质亚家族结构域结构的功能分类。核酸图谱2017;45(D1): D200-3。

    中科院PubMed.谷歌学术

  55. 55。

    Almagro Aj等人。SignalP 5.0利用深神经网络改善了信号肽预测。NAT BIOTECHNOL。2019; 37:420-3。

    谷歌学术

  56. 56。

    Eisenhaber F,Eisenhaber B,Bork P. proprotein序列中潜在的GPI改性位点预测。J Mol Biol。1999年; 292(3):741-58。

    中科院PubMed.谷歌学术

  57. 57.

    Johansen MB,Kiemer L,Brunak S.分析和预测哺乳动物蛋白质甘露治疗。糖生物学。2006; 16(9):844-53。

    中科院PubMed.谷歌学术

  58. 58.

    Wilkins MR等。ExPASy服务器中的蛋白质鉴定和分析工具。方法:Mol Biol. 1999; 112:531-52。

    中科院PubMed.谷歌学术

  59. 59.

    acta botanica botanica(云南植物研究中心),云南植物研究中心,云南昆明。《公共科学图书馆•综合》。2010;5 (6):e11335。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  60. 60。

    Larkin Ma,等。Clustal W和Clustal X 2.0版。生物信息学。2007; 23(21):2947-8。

    中科院PubMed.谷歌学术

  61. 61。

    Bailey TL等人。MEME SUITE:主题发现和搜索的工具。核酸RES。2009; 37(SUPPLE_2):W202-8。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  62. 62。

    Lescot M等人。Plantcare,植物顺式动作调节元件和促进剂序列中硅分析的工具的门户网站。核酸RES。2002; 30(1):325-7。

    中科院PubMed.pmed中央谷歌学术

  63. 63。

    金杰,等。Planttfdb 4.0:朝向植物中的转录因子和监管相互作用的中心集线器。核酸RES。2017; 45(D1):D1040-5。

    中科院PubMed.谷歌学术

  64. 64。

    Mei Y等。番茄叶卷曲云南病毒编码的C4通过增强细胞周期蛋白D 1.1的稳定性,通过损害NBSKη介导的磷酸化尼古利亚娜·宾夕法尼亚州.PLOS PARCOG。2018; 14(1):E1006789。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  65. 65。

    张克,等。过表达骨髓素酶基因TGG1.增强气孔防御假单胞菌含油并延迟在拟南芥中开花。前植物SCI。2019; 10:1230。

    PubMed.pmed中央谷歌学术

  66. 66。

    Livak KJ,Schmittgen TD。使用实时定量PCR和2分析相对基因表达数据-ΔΔCT.方法。方法。2001; 25(4):402-8。

    中科院PubMed.谷歌学术

下载参考

致谢

我们感谢M. J. Adam的教授纠正了稿件的英语。我们感谢Fernando Ponz博士提供Tumv传染性克隆Stuart Macfarlane博士,用于提供PVX传染性克隆和Yule Liu博士提供尼古利亚娜·宾夕法尼亚州种子和太平洋标准时间DC3000菌株。

资金

该工作得到了国家重点研究和发展计划(2018YFD0201200),中国农业研究系统(Cars-24-C-04)的财务支持,并由宁波大学K.C.Wong Magna基金赞助。资助者在研究和收集,分析和解释的设计中没有作用,以及编写手稿。

作者信息

隶属关系

作者

贡献

Wxy,Zhy启动并设计了实验。WXY,LYC,LLQ,JMF,HKL,YDK,LYW,PJJ和RSF执行了实验并收集了数据。Wxy分析了数据并写了稿件。Zhy,YF和CJP修订了手稿。所有作者阅读并认可的终稿。

相应的作者

对应到洪盈郑建平陈

道德声明

伦理批准并同意参与

不适用。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

提交人声明他们没有竞争利益。

附加信息

出版商的注意事项

Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。

补充信息

附加文件1:表S1。

NbFla CD和蛋白质序列列表。

附加文件2:图S1。

无根系统发育树显示了每个亚纲9种植物FLA蛋白之间的关系。a、b、c、d分别表示子类I、II、III、IV。采用MEGA7软件进行Neighbor-joining,在1000个bootstrap复制下构建系统发育树。

附加文件3:表S2。

Nbflas的MEME主题序列和长度。

附加文件4:表S3。

CIS作用元素NbFLAs

附加文件5:表S4。

潜在的转录因子NbFLAs

附加文件6:图S2。

Nbfla31的质子溶解实验。共聚焦显微镜图像n benthamiana表皮叶细胞表达Nbfla31-mcherry。使用20%NaCl高渗溶液诱导等离子溶液。箭头表示视觉等离子体溶解空间。秤条=50μm。

附加文件7:图S3。

代表的差异表达式nbfla.通过RT-QPCR(原始数据)不同组织中的基因。yl:幼叶;MF:成熟叶;圣:茎;RO:根;FL:花。平均表达值由三个独立的生物复制计算,并且相对于年轻叶子。

附加文件8:表S5。

本研究使用的引物。

权利和权限

开放获取本文根据创意公约归因于4.0国际许可证,这允许在任何中或格式中使用,共享,适应,分发和复制,只要您向原始作者和来源提供适当的信贷,提供了一个链接到Creative Commons许可证,并指出是否进行了更改。除非信用额度另有说明,否则本文中的图像或其他第三方材料包含在文章的创造性公共许可证中,除非信用额度另有说明。如果物品不包含在物品的创造性的公共许可证中,法定规定不允许您的预期用途或超过允许使用,您需要直接从版权所有者获得许可。要查看本许可证的副本,请访问http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.“创作共用公共领域”豁免书(http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)适用于本文提供的数据,除非在数据的信用额度中另有说明。

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吴晓,赖勇,吕磊。等等。Fasciclin样的阿拉伯乳糖基因家族尼古利亚娜·宾夕法尼亚州:对病原体的基因组鉴定,分类和表达。BMC植物BIOL.20,305(2020)。https://doi.org/10.1186/s12870-020-02501-5

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关键词

  • n benthamiana
  • 丝带样阿拉伯乳糖蛋白
  • 基因表达
  • 非生物压力
  • 萝卜马赛克病毒