Поиск регуляторов, взаимодействующих с транскрипционным фактором BELL1 и необходимых для контроля развития бобово-ризобиального симбиоза

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Развитие азотфиксирующего клубенька при бобово-ризобиальном симбиозе требует участия регуляторов клеточного цикла, фитогормонов, а также гомеодомен-содержащих транскрипционных факторов. Наряду с гомеодомен-содержащими транскрипционными факторами семейства KNOX, участие которых в контроле развития клубенька было недавно показано, малоизученной остается роль транскрипционных факторов семейства BELL в данном процессе. Вместе с тем анализ транскриптомов ряда бобовых показывает увеличение уровня экспрессии сразу нескольких генов BELL, кодирующих транскрипционные факторы данного семейства, в корнях растений в ответ на инокуляцию ризобиями. В представленной работе при скрининге библиотеки кДНК, полученной из инокулированных корней гороха Pisum sativum L., был проведен поиск белков, взаимодействующих с транскрипционным фактором BELL1 с помощью дрожжевой дигибридной системы. В результате нами было выявлено два белка, представляющих большой интерес для дальнейшего изучения. Было обнаружено взаимодействие между BELL1 и LysM-содержащей рецептор-подобной киназой LYK9. Другим выявленным регулятором, взаимодействующим с BELL1, стал глицин-пролин-богатый белок GPRP семейства А3, который может участвовать в регуляции защитных реакций у растений и контроле устойчивости к заражению фитопатогенами. Анализ транскриптомов корней и клубеньков гороха показал высокий уровень экспрессии гена, кодирующего данный белок, в клубеньках бобовых растений, что может свидетельствовать о его важной роли в регуляции симбиоза.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александра Вячеславовна Долгих

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: sqshadol@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1845-9701
Scopus Author ID: 5719038282
ResearcherId: ABC-2930-2020

инженер-исследователь

Россия, 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, д. 3; Санкт-Петербург

Елена Анатольевна Долгих

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии»

Автор, ответственный за переписку.
Email: dol2helen@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-5375-0943
SPIN-код: 4453-2060
Scopus Author ID: 6603496335
ResearcherId: G-6363-2017

д-р биол. наук

Россия, 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, д. 3

Список литературы

  1. Goodstein D.M., Shu S., Howson R., et al. Phytozome: a comparative platform for green plant genomics // Nucleic Acids Res. 2012. Vol. 40. P. D1178–1186. doi: 10.1093/nar/gkr944
  2. Chen H., Banerjee A.K., Hannapel D.J. The tandem complex of BEL and KNOX partners is required for transcriptional repression of ga20ox1 // Plant J. 2004. Vol. 38, No. 2. P. 276–284. doi: 10.1111/j.1365–313X.2004.02048.x
  3. Azarakhsh M., Kirienko A.N., Zhukov V.A., et al. KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX 3: a new regulator of symbiotic nodule development // J Exp Bot. 2015. Vol. 66, No. 22. P. 7181–7195. doi: 10.1093/jxb/erv414
  4. Di Giacomo E., Sestili F., Iannelli M.A., et al. Characterization of KNOX genes in Medicago truncatula // Plant Mol Biol. 2008. Vol. 67, No. 1–2. P. 135–150. doi: 10.1007/s11103-008-9307-7
  5. Azarakhsh M., Lebedeva M.A., Lutova L.A. Identification and expression analysis of Medicago truncatula Isopentenyl transferase genes (IPTs) involved in local and systemic control of nodulation // Front Plant Sci. 2018. Vol. 9, article 304. doi: 10.3389/fpls.2018.00304
  6. Schiessl K., Lilley J.L.S, Lee T., et al. NODULE INCEPTION recruits the lateral root developmental program for symbiotic nodule organogenesis in Medicago truncatula // Curr Biol. 2019. Vol. 29, No. 21. P. 3657–3668.e5. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.09.005
  7. Soyano T., Shimoda Y., Kawaguchi M., Hayashi M. A shared gene drives lateral root development and root nodule symbiosis pathways in Lotus // Science. 2019. Vol. 366 (6468). P. 1021–1023. doi: 10.1126/science.aax2153
  8. Faulkner C. Receptor-mediated signaling at plasmodesmata // Front Plant Sci. 2013. Vol. 4. P. 521. doi: 10.3389/fpls.2013.00521
  9. Dolgikh A.V., Rudaya E.S., Dolgikh E.A. Identification of BELL transcription factors involved in nodule initiation and development in the legumes Pisum sativum and Medicago truncatula // Plants. 2020. Vol. 9, No. 12. P. 1808. doi: 10.3390/plants9121808
  10. Katoh K., Misawa K., Kuma K., Miyata T. MAFFT: a novel method for rapid multiple sequence alignment based on fast Fourier transform // Nucleic Acids Res. 2002. Vol. 30, No. 14. P. 3059–3066. doi: 10.1093/nar/gkf436
  11. Yu G., Smith D.K., Zhu H., et al. ggtree: an R package for visualization and annotation of phylogenetic trees with their covariates and other associated data // Methods Ecol Evol. 2017. Vol. 8, No. 1. P. 28–36. DOI: https://doi.org/10.1111/2041-210X.12628
  12. Bono J.-J., Fliegmann J., Gough C., Cullimore J. Expression and function of the Medicago truncatula lysin motif receptor-like kinase (LysM-RLK) gene family in the legume–rhizobia symbiosis [Internet]. In: The Model Legume Medicago truncatula. 2020. P. 439–447. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119409144.ch55
  13. Gietz R.D., Schiestl R.H. Frozen competent yeast cells that can be transformed with high efficiency using the LiAc/SS carrier DNA/PEG method // Nat Protoc. 2007. Vol. 2, No. 1. P. 1–4. doi: 10.1038/nprot.2007.17
  14. Beckmann B.M. RNA interactome capture in yeast // Methods. 2017. Vol. 118–119. P. 82–92. doi: 10.1016/j.ymeth.2016.12. 008
  15. Kreplak J., Madoui M.-A., Cápal P., et al. A reference genome for pea provides insight into legume genome evolution // Nat Genet. 2019. Vol. 51, No. 9. P. 1411–1422. doi: 10.1038/s41588-019-0480-1
  16. Leppyanen I.V, Shakhnazarova V.Y., Shtark O.Y, et al. Receptor-Like Kinase LYK9 in Pisum sativum L. is the CERK1-like receptor that controls both plant immunity and AM symbiosis development // Int J Mol Sci. 2017. Vol. 19, No. 1. P. 8. doi: 10.3390/ijms19010008
  17. Tang H., Krishnakumar V., Bidwell S., et al. An improved genome release (version Mt4.0) for the model legume Medicago truncatula // BMC Genomics. 2014. Vol. 15. P. 312. doi: 10.1186/1471-2164-15-312
  18. Goldberg T., Hecht M., Hamp T., et al. LocTree3 prediction of localization // Nucleic Acids Res. 2014. Vol. 42, No. W1. P. W350–355. doi: 10.1093/nar/gku396
  19. Alves-Carvalho S., Aubert G., Carrère S., et al. Full-length de novo assembly of RNA-seq data in pea (Pisum sativum L.) provides a gene expression atlas and gives insights into root nodulation in this species // Plant J. 2015. Vol. 84, No. 1. P. 1–19. doi: 10.1111/tpj.12967
  20. Kirienko A.N., Porozov Yu.B., Malkov N.V., et al. Role of a receptor-like kinase K1 in pea Rhizobium symbiosis development // Planta. 2018. Vol. 248, No. 5. P. 1101–1120. doi: 10.1007/s00425-018-2944-4
  21. Cheval C., Samwald S., Johnston M.G., et al. Chitin perception in plasmodesmata characterizes submembrane immune-signaling specificity in plants // Proc Natl Acad Sci. 2020. Vol. 117, No. 17. P. 9621–9629. doi: 10.1073/pnas.1907799117
  22. Mangeon A., Junqueira R.M., Sachetto-Martins G. Functional diversity of the plant glycine-rich proteins superfamily // Plant Signal Behav. 2010. Vol. 5, No. 2. P. 99–104. doi: 10.4161/psb.5.2.10336
  23. Nakahara K.S., Kitazawa H., Atsumi G., et al. Screening and analysis of genes expressed upon infection of broad bean with Clover yellow vein virus causing lethal necrosis // Virol J. 2011. Vol. 8, No. 1. P. 355. doi: 10.1186/1743-422X-8-355

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Анализ взаимодействия между транскрипционным фактором BELL1 гороха и белками, выявленными при скрининге библиотеки c помощью дрожжевой дигибридной системы. Взаимодействие было оценено на селективной среде SC без лейцина, триптофана и урацила (SC-LTU). Рост дрожжей на селективной среде показывает взаимодействие изучаемых белков. В качестве контроля были использованы несколько пар векторов [pEXP32/Krev1 и pEXP22/RalGDS — дикий тип (wt), pEXP22/RalGDS-m1 (m1 — мутант 1) и pEXP22/RalGDS-m2 (m2 — мутант 2)], предложенных производителем (Thermo Fisher Scientific) для изучения сильного, слабого взаимодействия и не выявляемого взаимодействия соответственно

Скачать (137KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическое дерево, иллюстрирующее родственные связи между выявленным при скрининге библиотеки белком Psat5g112080 и LysM-РПК модельного бобового Medicago truncatula

Скачать (375KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Филогенетическое дерево, иллюстрирующее родственные связи между выявленным при скрининге библиотеки белком Psat4g107720 (URGI) и глицин-пролин-богатыми белками семейства А3 M. truncatula и гороха

Скачать (63KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Графическая иллюстрация данных по уровню экспрессии генов, кодирующих глицин-пролин-богатые белки семейства А3, в клубеньках гороха (сорта Cameor) на разных стадиях развития, основанная на анализе транскриптома (RNA-seq) с использованием генома P. sativum v1 в качестве референса [17]. А — закладка клубеньков, B — период начала цветения, С — 10 дней после цветения

Скачать (44KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2021


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65617 от 04.05.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах