MeJA响应的人参PgJAZ1基因克隆、表达与功能分析

茉莉酸类(jasmonates, JAs)是调控人参皂苷等次生代谢产物生物合成的重要激素, JAZ(jasmonate ZIM-domain)蛋白是茉莉酸信号途径中的重要调控因子。为了探究人参皂苷生物合成与JAZ基因及茉莉酸信号调控之间的关系, 从新鲜4年生人参根中提取RNA, 以其反转录合成的cDNA为模板, 根据茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)诱导后的人参发根转录组测序结果筛选候选基因并设计引物, 利用PCR扩增人参JAZ基因的cDNA全长, 从基因组文库中克隆JAZ基因的启动子序列, 对其进行生物信息学分析, 采用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析人参不同组织和发根中JAZ基因表达水平, 并测定MeJA诱导的人参发根中皂苷、内源性JA和MeJA的含量。克隆得到人参JAZ基因, 将其命名为PgJAZ1, 其序列完整开放阅读框(ORF)长度为702 bp, 编码233个氨基酸。氨基酸序列分析显示, 该蛋白包含TIFY和CCT2(Jas结构域)两个保守的功能结构域。系统进化分析显示, Pg-JAZ1与黄花蒿AaJAZ1亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示, PgJAZ1在人参的根、叶、花及种子等部位中都有表达, 在花中表达水平最高, 而在不定根中表达水平最低。用MeJA和SA(salicylic acid)进行处理后发现, PgJAZ1受MeJA的诱导和SA的抑制, 且在MeJA诱导12 h内达到最高表达水平。启动子分析显示, PgJAZ1基因启动子中包含MeJA、SA和激素响应元件, 以及MYB、MYC和WRKY转录因子结合位点; MeJA诱导后的人参皂苷、内源性JA和MeJA含量与PgJAZ1表达水平高度一致。结果提示, PgJAZ1可能参与MeJA介导的人参皂苷生物合成。