Front Microbiol |增強香菇耐熱性並調節IAA生物合成的互作蛋白

2020-07-17 瑞源生物

本文轉載自植物科研微信公眾號

華中農業大學的研究人員於Front Microbiol上發表了一篇題為「Hsp40 Protein LeDnaJ07 Enhances the Thermotolerance of Lentinula edodes and Regulates IAA Biosynthesis by Interacting LetrpE」的研究文獻，該文獻揭示了Hsp40蛋白LeDnaJ07通過與LetrpE相互作用增強香菇的耐熱性並調節IAA生物合成。


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背景

香菇是一種用於湯劑，香精和替代藥物的蘑菇，已在世界範圍內廣泛種植。熱激蛋白40是熱激蛋白家族的重要成員，在調節生物體的生長和發育過程以及它們對非生物和生物脅迫的抗性中起著關鍵作用。先前的研究發現LeDnaJ07 RNAi降低了香菇對熱激和黴菌感染的抵抗力。在這項研究中，LeDnaJ07基因的結構和功能通過農桿菌介導的轉化方法，通過基因克隆和過量表達在香菇應激敏感菌株YS55中進行了分析。

結果

不同香菇菌株LeDnaJ07 CDS的分析

利用PCR測序結果分析了耐熱菌株S606，應力敏感菌株YS55和培養菌株WX-1之間LeDnaJ07的CDS差異。結果表明LeDnaJ07不同香菇菌株中的蛋白質相同，LeDnaJ07可以在翻譯起始中起重要作用。


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圖1. LeDnaJ07序列分析

LeDnaJ07過表達菌株的構建

用過表達載體pCAMBIA1300-g-mo表達融合蛋白mRFP- LeDnaJ07，並將該過表達載體中的抗性基因作為選擇標記。Southern印跡表明在過表達菌株LeDnaJ07-mo-1和LeDnaJ07-mo-9中發現了插入片段，但在WT菌株中沒有，表明包括LeDnaJ07基因在內的插入片段的整合進入香菇基因組。為了驗證引入基因的表達水平，檢測了在MYG培養基上生長的三個單轉化體的菌絲體螢光，發現了紅色螢光的清晰分布。這些結果表明成功獲得了LeDnaJ07過表達重組體。


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圖2. LeDnaJ07過表達轉化子的載體圖譜和鑑定

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圖3.LeDnaJ07過表達轉化子，對照轉基因和WT菌株中的表達

LeDnaJ07的過表達增強了香菇的菌絲生長

在MYG培養基中，兩個過表達轉化子（LeDnaJ07-mo-1和LeDnaJ07-mo-9）的菌落直徑顯著大於對照和野生型菌株，表明改善LeDnaJ07的表達可以促進MYG培養基中香菇菌絲體的生長。


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圖4.影響LeDnaJ07上的過度生長香菇菌絲體

LeDnaJ07的過表達有利於香菇的耐熱性

通過比較野生型，對照和LeDnaJ07過表達轉化株之間熱應激後的菌落直徑，估算了LeDnaJ07對香菇的耐熱性的影響。長期和短期熱應激試驗的相似結果表明，LeDnaJ07可以響應熱應激而促進香菇菌絲體的恢復能力和耐熱性。

熱應激後LeDnaJ07的過表達促進細胞內IAA的生物合成

在25°C下，YS55，Le-m-1和兩個LeDnaJ07過表達菌株的細胞內IAA濃度顯示出細微差異，但在熱激後它們顯示出顯著差異，結果表明LeDnaJ07在熱激反應期間對IAA生物合成有益。


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圖5. LeDnaJ07的過表達增強熱應激後香菇的耐熱性和IAA生物合成

LeDnaJ07和LetrpE在酵母和菸葉細胞中的相互作用

在Y2H分析中，在30°C下培養3天後，所有混合物中的酵母均在SD/-Trp-Leu平板上生長。結果表明LeDnaJ07和LetrpE之間發生了弱相互作用。此外， BiFC分析顯示陽性對照和測試組顯示綠色螢光，但在陰性組中未觀察到綠色螢光。這些數據加在一起證明了LeDnaJ07與LetrpE有相互作用。

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圖6.在帶有SD/-Leu-Trp和SD/-Leu-Trp-Ura的板上的Y2H系統中，LeDnaJ07與LetrpE的互作驗證


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圖7.在帶有SD/-Leu-Trp-His和SD/-Leu-Trp以及不同濃度的3AT的板上的Y2H系統中，LeDnaJ07與LetrpE的互作驗證

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圖8. LetrpE與LeDnaJ07在植物細胞中的相互作用

結論

總之，我們克隆並分析了LeDnaJ07基因在香菇耐熱菌株S606和應力敏感型株YS55與對照轉基因和WT菌株進行對比，YS55中LeDnaJ07的過表達增強了轉基因菌株對熱脅迫的耐受性，轉基因菌株中的菌絲體生長和細胞內IAA濃度明顯增加。此外，本研究首次顯示LeDnaJ07與LetrpE相互作用。構建了LeDnaJ07和IAA信號通路在增強香菇耐熱性中的作用的模型。該研究為抗逆性蘑菇育種中DnaJ蛋白的相對表達水平提供了有價值的信息。進一步的研究將集中在LeDnaJ07 通過IAA信號途徑調節香菇耐熱性的機制上。

該研究得到國家自然科學基金的支持。

文獻連結

https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00707

參考文獻

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【3】 Caplan, A. J., Tsai, J., Casey, P. J., and Douglas, M. G. (1992). Farnesylation of YDJ1p is required for function at elevated growth temperatures in Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem. 267, 18890–18895.

文章來源：植物科研微信公眾號

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