DAP-seq應(yīng)用于褪黑素促進(jìn)種子萌發(fā)的分子機(jī)制研究

2022年8月，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國水稻研究所和上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所在The Plant Journal（IF=5.726）期刊聯(lián)合發(fā)表了題為“OsSGT1 promotes melatonin-ameliorated seed tolerance to chromium stress by affecting the OsABI5-OsAPX1 transcriptional module in rice”的文章，揭示了OsSGT1和ABI5相互作用，調(diào)控OsAPX1的表達(dá)，促進(jìn)褪黑素改善種子在鉻污染條件下萌發(fā)的分子機(jī)制。其中藍(lán)景科信河北生物科技有限公司提供了DAP-seq的技術(shù)支持。

隨著人類活動(dòng)的加劇，重金屬污染日益成為威脅人類健康、生態(tài)安全的全球性問題。其中，鉻污染已成為世界范圍內(nèi)的環(huán)境問題。鉻抑制種子萌發(fā)、光合作用和礦質(zhì)的吸收。種子萌發(fā)在后續(xù)幼苗形態(tài)建成中起著關(guān)鍵作用，由于其固著的生活方式，更容易受到不利環(huán)境的影響。已有研究表明褪黑素（Mel）可以緩解鉻脅迫，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。但Mel緩解Cr毒性的機(jī)制，并不清楚。

該研究發(fā)現(xiàn)Mel在水稻種子萌發(fā)過程中顯著緩解了Cr脅迫，并且在OsSGT1過表達(dá)材料中觀察到萌發(fā)性能有顯著改善，而OsSGT1和/或OsABI5的突變顯著消除了Mel介導(dǎo)的對(duì)Cr脅迫的緩解作用。互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明，恢復(fù)OsSGT1的表達(dá)并不能彌補(bǔ)sgt1-1abi5突變體中Mel介導(dǎo)的Cr脅迫下微弱的萌發(fā)表現(xiàn)，但恢復(fù)OsSGT1驅(qū)動(dòng)下的OsABI5的表達(dá)，sgt1-1abi5突變體中Mel介導(dǎo)的種子萌發(fā)和OsAPX1的表達(dá)顯著恢復(fù)。通過DAP-seq實(shí)驗(yàn)，找到了OsABI5直接調(diào)控的OsAPX1基因，其編碼產(chǎn)物促進(jìn)H2O2清除以維持氧化還原穩(wěn)態(tài)，這對(duì)種子萌發(fā)至關(guān)重要。

圖1. 褪黑素對(duì)OsAPX1表達(dá)的影響

(a) WT、sgtl、sgtl-labi5和abi5材料在鉻(Cr)脅迫7天后OsAPX1的表達(dá)情況。(b) WTempty、OEl、OE2、OE3、sgtl-labi5-ICOMAS、sgtl-labi5-2COMAS、sgtl-labi5-1COMSA和sgtl-labi52COMSA在Cr脅迫7天后OsAPX1的表達(dá)情況。 (c) DAP-seq分析OsABI5結(jié)合到OsAPX1的peak分布圖。(d) EMSA驗(yàn)證OsABI5與OsAPX1啟動(dòng)子有相互作用。 (e) OsAPX1啟動(dòng)子區(qū)域的ChIP-qPCR分析。(f) 酵母單雜交(Y1H)檢測(cè)OsABI5與OsAPX1啟動(dòng)子區(qū)域的結(jié)合。

本文總結(jié)

本研究表明OsSGT1協(xié)調(diào)OsABI5靶向OsAPX1，介導(dǎo)褪黑素緩解Cr脅迫對(duì)種子萌發(fā)的影響，這為Mel在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了指導(dǎo)。