茉莉酸(jasmonicacid,JA)是一類廣泛存在于植物中的內(nèi)源激素,不僅參與植物生長發(fā)育過程的調(diào)控,還作為信號分子在植物響應生物及非生物脅迫反應中發(fā)揮重要作用(Browse,2005;Michaeletal.,2015;Qu,Zhao,2011)?研究表明,COI1(coronatineinsensitive1)-JAZ(jasmonateZIM-domain)-MYC2(myelocytomatosisproteins2)是JA信號傳導的核心調(diào)控元件(Chinietal.,2010)?其中轉(zhuǎn)錄抑制因子JAZ蛋白,在JA信號傳導途徑中將茉莉酸受體復合體SCF(Skip/Cullin/F-box)COI1與下游轉(zhuǎn)錄因子聯(lián)系起來?雖然已報道擬南芥(Arabidopsisthali?ana)?普通小麥(Triticumaestivum),但是仍未完全明晰JAZ蛋白調(diào)控植物應答逆境脅迫的生物學功能。

供試材料為陸地棉(Gossypiumhirsutum)'中棉所24'(CRI24)?棉花標準系TM-1?二倍體栽培棉亞洲棉(Gossypiumarboreum)'石系亞1號'和二倍體野生棉雷蒙德式棉(Gossypiumraimondii)?將4種材料種子在自來水中浸泡12h,整齊擺放到浸濕的濾紙上;將濾紙卷成柱狀,下部空出8~10cm浸入水中,以保持濾紙濕潤,加水量以距離最下部種子1~2cm為宜?放入30℃?70%濕度和16h/8h(光照/黑暗)的光照培養(yǎng)箱（上海精宏實驗設備有限公司提供）中萌發(fā)3~5d,每隔12h加一次水?待子葉破殼后移種到Hoagland培養(yǎng)液中,繼續(xù)培養(yǎng),每隔3d更換一次培養(yǎng)液?待植株長到三葉一心,挑選長勢一致的幼苗移入12%(W/V)PEG6000培養(yǎng)溶液;分別在處理后的0?0.5?1?3?6和12h取根?莖和葉,液氮速凍,于-80℃保存,用于脅迫條件下表達模式分析?另將CRI24種子播種于試驗田,常規(guī)種植,取開花期植株的根?莖?葉?花?萼片?胚珠?雄蕊?雌蕊和不同時期的纖維以及收獲后的種子,液氮速凍,于-80℃保存,用于組織表達分析?基因轉(zhuǎn)化受體和野生型對照均為擬南芥(Ara?bidopsisthaliana)Colombia0(Col-0)型?將轉(zhuǎn)基因株系和野生型的擬南芥種子用50%次氯酸鈉消毒5min,隨后用滅菌H2O清洗5~6次;在4℃條件下春化2d,然后種在MS(MurashigeandSkoogStock)培養(yǎng)基?生長8~10d后,株系移栽到蛭石∶營養(yǎng)土為1.2∶1的土壤中生長?于培養(yǎng)皿中進行滲透脅迫處理:將消毒?清洗?春化后的種子均勻點播在MS和MS+Man(Mannitol甘露醇)的培養(yǎng)基上生長?擬南芥和用于亞細胞定位的煙草(Nicotianatabacum)均生長于22℃?16h/8h(光照/黑暗)的溫室中。

陸地棉CRI24三葉一心期根?莖和葉的混合組織樣,液氮研磨至粉末狀,采用RNAprepPure試劑盒(TIANGEN,北京)提取總RNA?利用反轉(zhuǎn)錄試劑盒TrabsScriptAll-in-OneFirst-StrandcDNASynthesisSuperMixforqPCR(One-StepgDNARemoval)(全式金,北京)將總RNA反轉(zhuǎn)錄合成cDNA模板?根據(jù)陸地棉基因組序列數(shù)據(jù)庫(http://cgp.genomics.org.cn/)GhJAZ10基因序列,設計引物擴增GhJAZ10基因?引物序列如下:GhJAZ10-F:5'-GCGGCCGCATGTCGTCTTGCTCGGAATCTAC-3'(劃部分為NotⅠ酶切位點);GhJAZ10-R:5'-CCTGCAGGTGGTGATTGAGCAGCCAAACCG-3'(劃線部為SbfⅠ酶切位點)?PCR反應體系為:TaKaRaLATaq(5U/μL)0.5μL,10×LATaqBufferⅡ(Mg2+Plus)5μL,dNTPMixture(2.5mmol/L),1000ng/μLcDNA模板2μL,10μmol/L正反向引物各1μL,以ddH2O補足至50μL?PCR反應程序為:94℃預變性1min;98℃變性10s,60℃退火30s,68℃延伸1min,32個循環(huán);68℃延伸10min?利用NotⅠ和SbfⅠ對克隆序列和表達載體GW303(重慶大學任茂志老師饋贈)進行雙酶切,利用DNA連接酶SolutionⅠ(TaKaRa,大連)連接獲得重組質(zhì)粒,并將其轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌(Agrobacterium)GV3101。

以GhJAZ10推導的氨基酸序列為目標序列,在NCBIBLAST(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)網(wǎng)站上進行BlastP分析,獲得各物種同源基因并下載相應序列?利用DNAManv6.0軟件進行氨基酸序列比對,用MEME(http://meme-suite.org/)對GhJAZ10進行motif分析?采用在線軟件GeneStructureDisplayServer(GSDS:http://gsds.cbi.pku.edu.cn)對GhJAZ10的外顯子和內(nèi)含子進行分析。

棉花根?莖?葉?花?種子?萼片?雄蕊?雌蕊?胚珠?纖維組織和12%PEG6000脅迫處理0?0.5?1?3?6和12h的根?莖和葉組織,以液氮研磨至粉末狀;參照1.2.1方法提取總RNA并反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,對GhJAZ10表達量進行分析

對克隆獲得的GhJAZ10基因進行結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),該基因(GenBankNo.XM_016834302.1)全長723bp,編碼240個氨基酸;包含4個外顯子和3個內(nèi)含子?該基因編碼產(chǎn)物含有1個高度保守的TIFYXG結(jié)構(gòu)域和1個C端Jas保守結(jié)構(gòu)域?以GhJAZ10氨基酸序列為探針,在NCBI網(wǎng)站GenBank數(shù)據(jù)庫中搜索得到同源的亞洲棉?雷蒙德式棉及其他物種同源氨基酸序列?利用DNAMan軟件進行序列比對,結(jié)果顯示,GhJAZ10氨基酸序列與棉屬間2個基因GaTIFY10A-like(Gossypiumar?boretum,XM_017791531.1)?GrTIFY10A-like(Gossyp?iumraimondii,XM_012590406.1)的相似性均在95%以上;與其他物種間的相似性在60%左右,其中與哥倫比亞錦葵(Herraniaumbratica)HuTIFY10A(XP_021277209.1)的相似性最大(65%)?上述結(jié)果表明,棉屬之間的序列相似性很高,在進化過程中該基因未發(fā)生明顯的堿基改變;而與其他物種同源基因的序列差異較大?盡管如此,不同物種的序列都具有保守的TIFY和Jas結(jié)構(gòu)域,而該兩種結(jié)構(gòu)域是JAZ蛋白發(fā)揮功能的重要結(jié)構(gòu)?在MEME網(wǎng)站對TIFY和Jas進行motif序列分析,結(jié)果顯示,TIFYmotif的氨基酸序列為TIFYXG,Jasmotif的氨基酸序列為SLX2FX2KRX2RX5PY。