项目文章Plant Physiol （IF 8.34）| 喻德跃教授团队采用磷酸化组揭秘大豆开花和抗虫之间的协调关系-技术前沿-资讯-生物在线

项目文章Plant Physiol （IF 8.34）| 喻德跃教授团队采用磷酸化组揭秘大豆开花和抗虫之间的协调关系

作者：上海中科新生命生物科技有限公司 2022-06-17T09:59 (访问量:4372)

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步骤1：光周期调控GmCDPK38的表达；

步骤2：GmCDPK38的遗传变异与大豆开花时间和对斜纹夜蛾（CCW）的抗性相关；

步骤3：CRISPR/Cas9介导的GmCDPK38 Hap3靶向突变导致大豆开花延迟，并增强对CCW的抗性；

步骤4：利用磷酸化蛋白质组筛选GmCDPK38的下游底物；

步骤5：RNA-seq分析揭示GmCDPK38影响的基因表达；

步骤6：gmcdpk38突变体中多种代谢产物的积累增加；

步骤7：GmCDPK38翻译后调节S-腺苷甲硫氨酸合酶；

步骤8：GmCDPK38是一个驯化基因，抗性的Hap2可能是一个人工选择靶点。

研究结果

1. 光周期调控GmCDPK38的表达

GmCDPK38是钙依赖性蛋白激酶第IV亚家族成员。通过光周期实验发现GmCDPK38在长日照（LD）条件下的表达水平大于短日照（SD）。随后通过分析GmCDPK38的日表达模式，发现在LD条件下，GmCDPK38的表达量在白天减少，夜间增加。在SD条件下观察到该基因存在相同的表达模式，但其转录的幅度和丰度低于LD。这些结果表明，GmCDPK38的表达受光周期调节，在LD条件下表达量更高（图1）。

图1 GmCDPK38表达分析

2. GmCDPK38的遗传变异与大豆开花时间和对斜纹夜蛾（CCW）的抗性相关

分析了272株栽培大豆中的GmCDPK38序列，在至少7种环境中，18个多态性位点与开花时间的变化显著相关。其中，含单倍型2（Hap2）的大豆的开花时间明显晚于含Hap3。此外，具有晚花Hap2的栽培大豆对CCW更具抗性。在LD和SD条件下，Hap2中的GmCDPK38表达显著低于Hap3，其启动子活性也低于Hap3。综上，GmCDPK38可能在花期和抗虫性方面发挥作用（图2）。

图2 大豆GmCDPK38单倍型分析

3. CRISPR/Cas9介导的GmCDPK38 Hap3靶向突变导致大豆开花延迟，并增强对CCW的抗性

大豆品种Jack中的GmCDPK38序列属于Hap3。比较野生型（WT）Jack植株和gmcdpk38突变体的开花时间，发现突变体的开花时间晚于WT植株。此外，在LD条件下评估gmcdpk38突变体和WT植株的抗虫性，实验表明GmCDPK38的突变提高了大豆对CCW的抗性（图3）。

图3 T₃ gmcdpk38突变体的表型鉴定

4. 利用磷酸化蛋白质组筛选GmCDPK38的下游底物

通过定量磷酸化蛋白质组学分析检测WT植株和gmcdpk38突变体中的磷酸蛋白。数据显示了一系列可能的GmCDPK38激酶下游底物，推断GmCDPK38可能通过影响这些蛋白质的磷酸化来介导大豆开花和抗虫性（图4）。

图4 磷酸蛋白质组数据总结

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