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

Обложка
  • Авторы: Долгих А.В.1,2, Долгих Е.А.1
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии»
    2. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»
  • Выпуск: Том 19, № 1 (2021)
  • Страницы: 37-45
  • Раздел: Генетические основы эволюции экосистем
  • URL: https://journal-vniispk.ru/ecolgenet/article/view/51489
  • DOI: https://doi.org/10.17816/ecogen51489
  • ID: 51489

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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.

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


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».