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DAP-seq助力胡杨耐盐机制的研究

发布时间:2021-04-07   点击次数:832次

      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Journal of Experimental Botany上(IF=5.36),发表了题为“Populus euphratica WRKY1 binds the promoter of H+-ATPase gene to enhance gene expression and salt tolerance”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(Populus euphratica Oliv.)是西北盐碱荒漠地区,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。但是胡杨的基因组相对复杂,高度杂合;而且,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。然而,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+-ATPase PeHA1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(TFBS)非常重要。ChIP-seq是进行体内检测TFBS的主要方法。然而,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。所以,ChIP-seq通常在规模上受到限制,难以进行高通量扩展。因此,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,然后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:已经做过的材料包括:拟南芥,烟草,水稻,小麦,玉米,大豆,棉花,苜蓿,高粱,大麦草,百脉根,黄瓜,菜心,荔枝,香蕉,葡萄,苹果,柑橘,甜橙,桃,甜瓜,甘蔗,樱桃,芍药,枣,核桃,毛果杨,胡杨,油松,毛白杨,大青杨,白桦,光皮桦,欧洲云杉,柳树,麻疯树,金银花,丹参、木薯,地钱,腐霉,飞蝗等。

 

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