2019年9月,北京林业大学和蓝景科信合作,在植物学主流学术期刊Journalof Experimental Botany上(IF=5.36),发表了题为“Populus euphratica WRKY1 binds the promoter of H+-ATPasegene to enhance gene expression and salttolerance”的研究成果。该研究借助DNA亲和纯化测序技术(DNA Affinity Purification Sequencing,DAP-seq),深入揭示了胡杨耐盐的分子机制。
研究背景
胡杨(PopuluseuphraticaOliv.)是西北盐碱荒漠地区,唯一可以形成森林的高大乔木,是研究木本植物耐盐分子和生理机制的模式树种。胡杨的基因组相对复杂,高度杂合;胡杨不容易建立遗传转化体系,研究难度大,亟需使用创新技术研究胡杨耐盐的分子机制。
胡杨的耐盐性高于其它种类的杨树,盐胁迫下,胡杨将Na+和Cl-区隔化到细胞的液泡中,限制NaCl向木质部导管的装载。胡杨能促进Na+的外排、减少K+流失,维持离子平衡以降低盐害。胡杨在长期盐胁迫下,能够保持质膜H+-ATPase的活性,从而具有较强的Na+/H+逆向转运能力。胡杨质膜H+-ATPase的转录与酶活调节机制并不清楚。本研究借助DAP-seq技术,深入研究了PeWRKY1通过调控质膜H+-ATPasePeHA1的表达,参与胡杨耐盐性形成的过程。
研究成果
图1.使用DAP-seq技术获得PeWRKY1结合的motif。
图2. 使用酵母单杂交技术验证PeWRKY1与PeHA1启动子的互作。
图3. 使用凝胶阻滞技术(Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA)验证PeWRKY1与PeHA1启动子中W-box的相互作用。
图4.使用荧光素酶检测系统验证PeWRKY1与PeHA1启动子的互作。
研究结论
本研究使用DAP-seq技术,在基因组水平上,鉴定了PeWRKY1转录因子与胡杨基因组DNA的结合位点信息。并通过酵母单杂交、EMSA、荧光素酶检测系统验证了这一结果。盐胁迫促进了PeWRKY1与PeHA1启动子区W-box的结合,从而提高了PeHA1的表达。PeWRKY1与PeHA1的相互作用,有助于增加质膜H+-ATPase的活性、促进Na+的排出,使胡杨在盐胁迫下保持离子平衡。
关于DAP-seq
在基因组水平上,鉴定转录因子的结合位点(transcriptionfactor binding sites,TFBS)非常重要。ChIP-seq是进行体内检测TFBS的主要方法。ChIP-seq依赖于抗体质量,这对低表达的蛋白质具有很大的挑战性。ChIP-seq通常在规模上受到限制,难以进行高通量扩展。只有少数转录因子可以获得结合位点信息,大量TFBS的覆盖范围仅适用于人类和一些模式生物。
DAP-seq具有与ChIP-seq同样的功能。通过体外蛋白表达技术,表达出带有标签的转录因子,和基因组DNA文库在体外进行结合,分离出所有与转录因子结合的DNA,再使用高通量测序,找到转录因子的结合位点。
DAP-seq的优势
与ChIP-seq相比,DAP-seq不需要针对每个转录因子制备特异性抗体。具有快速、高通量、节约时间成本的优势,并且适用于所有的真核生物。
蓝景科信提供DAP-seq全流程技术服务+个性化数据分析,与中国科学院、中国农业科学院、中国林业科学研究院、浙江大学、中国农业大学、华中农业大学、北京林业大学、河北农业大学等多个科研院所合作,具有丰富的技术服务经验。已经做过的材料包括:拟南芥,水稻,小麦,玉米,大豆,苜蓿,百脉根,菜心,枣,荔枝,香蕉,毛果杨,胡杨,油松。
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