橡胶树DELLA基因HbRGL1的克隆与表达分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.06.009

植物研究 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (6): 997-1004.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.06.009

橡胶树DELLA基因HbRGL1的克隆与表达分析

覃碧¹, 刘明洋², 王萌², 王立丰¹, 黄飞³()

^1.中国热带农业科学院橡胶研究所，海口 571101
^2.海南大学植物保护学院，海口 570228
^3.海南瑞橡热带经济投资集团有限公司，海口 570105

收稿日期:2021-07-14 出版日期:2022-11-20 发布日期:2022-11-22
通讯作者: 黄飞 E-mail:13876629129@163.com
作者简介:覃碧（1982—），女，博士，副研究员，主要从事产胶植物种质资源收集与评价、天然橡胶合成调控研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(31970364)

Cloning and Expression Analysis of DELLA gene HbRGL1 from Hevea brasiliensis Müll. Arg

Bi QIN¹, Mingyang LIU², Meng WANG², Lifeng WANG¹, Fei HUANG³()

^1.Rubber Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Haikou 571101
^2.School of Plant Protection，Hainan University，Haikou 570228
^3.Hainan Ruixiang Tropical Economic Investment Group Co. Ltd，Haikou 570105

Received:2021-07-14 Online:2022-11-20 Published:2022-11-22
Contact: Fei HUANG E-mail:13876629129@163.com
About author:Qin Bi（1982—），female，associate research fellow，mainly engaged in collection and evaluation of rubber-producing germplasm resources and regulation of natural rubber synthesis.
Supported by:
National Natural Science Foundation Program of China(31970364)

摘要/Abstract

摘要：

DELLA蛋白属于植物特异性GRAS家族，是植物生长的负调控因子。为揭示橡胶树DELLA基因在橡胶树生长发育中的分子调控机制，本研究从橡胶树热研7-33-97中克隆HbRGL1的cDNA全长序列，含1 851 bp的ORF，编码616个氨基酸。生物信息学分析表明HbRGL1属于不稳定的亲水蛋白，定位在细胞核上，含有DELLA和GRAS保守结构域。系统进化关系分析表明HbRGL1与橡胶树HbGAIL、木薯MeGAIL、蓖麻RcGAI、麻风树JcGAI聚为一类。qRT-PCR分析表明HbRGL1在橡胶树不同组织中的表达量差异显著，在花中的表达量最高。在生长素（IAA）、乙烯利（ET）和脱落酸（ABA）等不同激素处理叶片中HbRGL1表达量均呈现显著上调趋势，尤其对赤霉素（GA₃）的应答具有反应快速且上调表达倍数最高。本研究为进一步阐明HbRGL1在橡胶树生长发育中的功能奠定理论基础。

关键词: 巴西橡胶树, HbRGL1, 赤霉素, 基因表达

Abstract:

DELLA protein belongs to the plant-specific GRAS family and is a negative regulator of plant growth. To reveal the molecular regulation mechanism of DELLA gene in rubber tree growth and development， the full-length cDNA sequence of HbRGL1 was cloned from rubber tree cultivar Reyan 7-33-97. The ORF of HbRGL1 was 1 851 bp， and encoded 616 amino acids. Bioinformatics analysis showed that HbRGL1 was an unstable hydrophilic protein containing two conserved domains of DELLA and GRAS， and localized in the nucleus. Phylogenetic analysis showed that HbRGL1 was clustered with HbGAIL of rubber tree， MeGAIL of Manihot esculenta， RcGAI of Ricinus communis， and JcGAIof Jatropha curcas. qRT-PCR analysis showed that the expression level of HbRGL1 in different tissues of rubber treewas significantly different， and its expression level was the highest in flower. HbRGL1 expression was significantly up-regulated in leaves treated by different hormones such as auxin（IAA）， ethephon（ET） and abscisic acid（ABA）. Especially， and it rapidly responded to GA₃ treatments， and had the highest up-regulation of expression level. The study provided theoretical basis for further elucidating the function of HbRGL1 in the growth and development of rubber tree.

Key words: Hevea brasiliensis, HbRGL1, gibberellin, gene expression

中图分类号:

S794.1

覃碧, 刘明洋, 王萌, 王立丰, 黄飞. 橡胶树DELLA基因HbRGL1的克隆与表达分析[J]. 植物研究, 2022, 42(6): 997-1004.

Bi QIN, Mingyang LIU, Meng WANG, Lifeng WANG, Fei HUANG. Cloning and Expression Analysis of DELLA gene HbRGL1 from Hevea brasiliensis Müll. Arg[J]. Bulletin of Botanical Research, 2022, 42(6): 997-1004.

图/表 6

表1

图1

图2

图3

图4

图5

参考文献 31

1	Barbosa N C S， Dornelas M C.The roles of gibberellins and cytokinins in plant phase transitions［J］.Tropical Plant Biology，2021，14（1）：11-21.
2	He J， Xin P Y， Ma X T，et al.Gibberellin metabolism in flowering plants：an update and perspectives［J］.Frontiers in Plant Science，2020，11：532.
3	Hernández-García J， Briones-Moreno A， Blázquez M A.Origin and evolution of gibberellin signaling and metabolism in plants［J］.Seminars in Cell & Developmental Biology，2021，109：46-54.
4	Sun T P.The molecular mechanism and evolution of the GA-GID1-DELLA signaling module in plants［J］.Current Biology，2011，21（9）：R338-R345.
5	Ito T， Okada K， Fukazawa J，et al.DELLA-dependent and -independent gibberellin signaling［J］.Plant Signaling & Behavior，2018，13（3）：e1445933.
6	Cheng H， Qin L J， Lee S，et al.Gibberellin regulates Arabidopsis floral development via suppression of DELLA protein function［J］.Development，2004，131（5）：1055-1064.
7	Dill A， Sun T P.Synergistic derepression of gibberellin signaling by removing RGA and GAI function in Arabidopsis thaliana ［J］.Genetics，2001，159（2）：777-785.
8	Blanco-Touriñán N， Legris M， Minguet E G，et al.COP1 destabilizes DELLA proteins in Arabidopsis ［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2020，117（24）：13792-13799.
9	Phokas A， Coates J C.Evolution of DELLA function and signaling in land plants［J］.Evolution & Development，2021，23（3）：137-154.
10	Hernández-García J， Briones-Moreno A， Dumas R，et al.Origin of gibberellin-dependent transcriptional regulation by molecular exploitation of a transactivation domain in DELLA proteins［J］.Molecular Biology and Evolution，2019，36（5）：908-918.
11	黄俊，王帅，张云川，等.植物激素茉莉酸调控天然橡胶合成的研究进展［J］.植物生理学报，2020，56（4）：654-660.
	Huang J， Wang S， Zhang Y C，et al.Advances in the regulation of natural rubber synthesis by the phytohormone jasmonic acid［J］.Plant Physiology Journal，2020，56（4）：654-660.
12	代龙军，秦云霞，杨洪，等.乙烯处理对橡胶树幼苗筛管影响的比较蛋白质组学分析（英文）［J］.农业科学与技术，2019，20（2）：18-27.
	Dai L J， Qin Y X， Yang H，et al.Comparative proteomics analysis of the sieve tube from rubber tree（Hevea brasiliensis） seedlings under contrasting ethylene treatments［J］.Agricultural Science & Technology，2019，20（2）：18-27.
13	陈华峰，樊松乐，王立丰.巴西橡胶树赤霉素信号转导途径HbRGA1结构和功能分析［J］.植物研究，2021，41（4）：531-539.
	Chen H F， Fan S L， Wang L F.Structural and functional analysis of gibberellin signaling transduction pathway gene HbRGA1 in rubber tree［J］.Bulletin of Botanical Research，2021，41（4）：531-539.
14	吴绍华，张世鑫，陈月异，等.橡胶树DELLA蛋白编码基因HbGAI的克隆与表达分析［J］.西北植物学报，2015，35（11）：2157-2163.
	Wu S H， Zhang S X， Chen Y Y，et al.Cloning and expression analysis of HbGAI gene in rubber tree（Hevea brasiliensis Muell.Arg.）［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2015，35（11）：2157-2163.
15	Wang L F， Wang J K， An F，et al.Molecular cloning and characterization of a stress responsive peroxidase gene HbPRX42 from rubber tree［J］.Brazilian Journal of Botany，2016，39（2）：475-483.
16	樊松乐，王纪坤，谢贵水，等.R2R3型MYB转录因子HbMYB88结构和功能分析［J］.植物研究，2020，40（1）：106-116.
	Fan S L， Wang J K， Xie G S，et al.Structural and functional analysis of R2R3 MYB transcription factor HbMYB88［J］.Bulletin of Botanical Research，2020，40（1）：106-116.
17	Schmittgen T D， Livak K J.Analyzing real-time PCR data by the comparative C_T method［J］.Nature Protocols，2008，3（6）：1101-1108.
18	Bari R， Jones J D G.Role of plant hormones in plant defence responses［J］.Plant Molecular Biology，2009，69（4）：473-488.
19	Wang F， Chen X X， Dong S J，et al.Crosstalk of PIF4 and DELLA modulates CBF transcript and hormone homeostasis in cold response in tomato［J］.Plant Biotechnology Journal，2020，18（4）：1041-1055.
20	Zhang L， Li Q， Chen J F，et al.Computational identification and systematic classification of novel GRAS genes in Isatis indigotica ［J］.Chinese Journal of Natural Medicines，2016，14（3）：161-176.
21	Wang Y， He S Z， Wei Y Z，et al.Molecular and functional characterization of two DELLA protein-coding genes in litchi［J］.Gene，2020，738：144455.
22	Lee S， Cheng H， King K E，et al.Gibberellin regulates Arabidopsis seed germination via RGL2，a GAI/RGA-like gene whose expression is up-regulated following imbibition［J］.Genes & Development，2002，16（5）：646-658.
23	杨丽丽，牛早柱，魏建国，等.外源GA₃对葡萄花序伸长及赤霉素合成代谢相关基因表达的影响［J］.分子植物育种，2020，18（17）：5600-5606.
	Yang L L， Niu Z Z， Wei J G，et al.Effects of exogenous GA₃ on inflorescence elongation and gibberellin anabolism related gene expression in grapevine［J］.Molecular Plant Breeding，2020，18（17）：5600-5606.
24	周鹏，李钱峰，熊敏，等.DELLA蛋白介导的激素互作调控植物生长发育研究进展［J］.植物生理学报，2020，56（4）：661-671.
	Zhou P， Li Q F， Xiong M，et al.Advances in DELLA protein-mediated phytohormonal crosstalk in regulation of plant growth and development［J］.Plant Physiology Journal，2020，56（4）：661-671.
25	Hu J H， Israeli A， Ori N，et al.The interaction between DELLA and ARF/IAA mediates crosstalk between gibberellin and auxin signaling to control fruit initiation in tomato［J］.The Plant Cell，2018，30（8）：1710-1728.
26	Liu X Q， Li Y， Zhong S W.Interplay between light and plant hormones in the control of Arabidopsis seedling chlorophyll biosynthesis［J］.Frontiers in Plant Science，2017，8：1433.
27	Davière J M， Achard P.A pivotal role of DELLAs in regulating multiple hormone signals［J］.Molecular Plant，2016，9（1）：10-20.
28	Hou X L， Ding L H， Yu H.Crosstalk between GA and JA signaling mediates plant growth and defense［J］.Plant Cell Reports，2013，32（7）：1067-1074.
29	Yang D L， Yao J， Mei C S，et al.Plant hormone jasmonate prioritizes defense over growth by interfering with gibberellin signaling cascade［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2012，109（19）：E1192-E1200.
30	Li Y G， Yang Y H， Hu Y L，et al.DELLA and EDS1 form a feedback regulatory module to fine-tune plant growth–defense tradeoff in Arabidopsis ［J］.Molecular Plant，2019，12（11）：1485-1498.
31	Mahadi S N， Nulit R， Mohtar M A，et al.Synergistic effect of KCl，thiourea，GA₃ and SA on the germination and early seedling growth enhancement of drought-stressed Malaysian indica rice cv.MR220［J］.Biocatalysis and Agricultural Biotechnology，2020，29：101779.

引物名称 Primer name	引物序列 Primer sequence （5′—3′）
HbRGL1-F	GAAAGATGAAAAGAGATCACCAAGAAA
HbRGL1-R	ACTGACTCGCTAACATTAACTCACC
HbRGL1-QF	CAAGCGAGTATGTTACTAGCAC
HbRGL1-QR	CTATTCCGAACCACCGAGTTT
HbACTIN-F	GATGTGGATATCAGGAAGGA
HbACTIN-R	CATACTGCTTGGAGCAAGA

[1]	徐磊, 胥晓, 刘沁松. 外源水杨酸对盐胁迫下珙桐幼苗抗氧化系统和基因表达的影响[J]. 植物研究, 2023, 43(4): 572-581.
[2]	袁铭悦, 周天忠, 余马, 胡斌, 龙翔宇, 陈华. 巴西橡胶树去泛素化酶UCHs基因的克隆及功能分析[J]. 植物研究, 2023, 43(4): 622-630.
[3]	杨洪, 王立丰, 代龙军, 郭冰冰. 死皮对橡胶树树皮线粒体超微结构及活性氧代谢的影响[J]. 植物研究, 2023, 43(1): 69-75.
[4]	李梦烁, 刘莹泽, 鲁焕, 强胜. 基因转录介导同质园条件下拟南芥不同地理种群的光合能力分化[J]. 植物研究, 2023, 43(1): 90-99.
[5]	代龙军, 刘明洋, 阳江华, 周凯, 郭冰冰, 杨洪, 王立丰. 巴西橡胶树胶乳中DUF1262结构域蛋白结构与基因表达分析[J]. 植物研究, 2022, 42(5): 802-810.
[6]	陈思思, 谢牧洪, 崔茂凯, 李文凯, 徐正刚, 贾彩霞, 杨桂燕. 构树转录因子BpbZIP1的鉴定及镉胁迫响应分析[J]. 植物研究, 2022, 42(3): 394-402.
[7]	马凯恒, 何佳凝, 谢牧洪, 任斌, 黄倩雪, 杨桂燕. 核桃JrNPR1基因的克隆与抗病响应潜力[J]. 植物研究, 2022, 42(1): 39-46.
[8]	陈华峰, 樊松乐, 王立丰. 巴西橡胶树赤霉素信号转导途径HbRGA1结构和功能分析[J]. 植物研究, 2021, 41(4): 531-539.
[9]	刘悦, 赵凯, 吕冠斌, 姜廷波, 周博如. 杨树ERF11转录因子基因应答渗透胁迫表达分析[J]. 植物研究, 2020, 40(3): 433-440.
[10]	何好, 朱国庆, 陈诗雅, 徐畅, 金淑梅. 细叶百合LpPEX7基因克隆及盐胁迫下的表达特性分析[J]. 植物研究, 2020, 40(2): 274-283.
[11]	樊松乐, 王纪坤, 谢贵水, 王萌, 王立丰. R2R3型MYB转录因子HbMYB88结构和功能分析[J]. 植物研究, 2020, 40(1): 106-116.
[12]	王琪, 许志茹, 陈瑾元, 张双, 黄佳欢, 刘关君. 杨树重金属相关异戊二烯化植物蛋白(HIPPs)基因的鉴定及表达分析[J]. 植物研究, 2019, 39(6): 935-946.
[13]	张悦, 赵鑫, 侯峥, 王艳敏, 王玉成, 王超. 刚毛柽柳S-腺苷甲硫氨酸合成酶(ThSAMS)基因的克隆及表达分析[J]. 植物研究, 2019, 39(1): 113-122.
[14]	李林瑜, 方紫妍, 艾克拜尔·毛拉, 周龙, 陆彪. 不同天然居群小檗种子萌发障碍因子研究[J]. 植物研究, 2018, 38(6): 894-901.
[15]	邵婉璐, 李月灵, 高松, 李钧敏, 梁宗锁. 光照强度对成熟红颜草莓果实着色和花青素生物合成的影响及可能的分子机制[J]. 植物研究, 2018, 38(5): 661-668.

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Cloning and Expression Analysis of DELLA gene HbRGL1 from Hevea brasiliensis Müll. Arg

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