全 文 :37 4植物生理与分子生物学学报 , oJ “脚1 of p如nt p h , s勿勿岁 a dn M Ole cu 白 r B沁勿盯 2 0 7, 3 (5) : 36 卜 374
A g or b a e te r iu m m e d i a t e d t r a n s fo r m a t io n o f A ar b i d0 P s is
ht a l ia n a
.
P l a n t J 16 : 7 35一 7 4 3
C o h e n HJ
,
B e t e h e r
一
L a n g e S
,
K e s s le r D L
,
R aj a g o Pal an K V ( 19 7 2 )
.
H e Pa t ie s u l if te o x i d a s e
.
C o n g r u e n e y i n m it o e h o n d ir a o f
p or s ht e it c g ro u Ps an d
a e it v i t y
.
J B i o l C h e m 24 7 : 77 59
一
7 76
D ir itr e h A PM
,
P殆n z H , H e be r U (199 2 )
.
O x id a it o n an d r e d u e it o n
o f s u l if re by e hl o or Pl a s t s a n d of rm
a t i o n o f s u l if te a dd i ti o n
c o m op u n d s
.
P la n t hP y s io l 177 : 2 55
一 2 86
D o n a ld R G
,
S e h in d le r U
,
B a t s e h a u e r A
,
C a s h m o re A R ( 199 0 )
.
T h e P l a n t G ob x Por m o te r s e q u e n e e a e t i v a te s tr an s e ir P it o n
i n aS
c e ha rO 爪 y e e s ce 阳 v is ia e an d 15 ob u n d in v i t or b y a y e a s t
a e t iv i t y s im i l a r t o G B F
,
t h e P l a n t G b o x
一
b i n d i n g fa e t o r
.
EM BO J g : 172 7
一 173 5
E i le r s T
,
S e h w a r z G
,
B ir n k m a n n H
,
W i t t C
,
Ri e h te r T
,
N i e d e r J
,
K oc h B
,
H i lle R
,
H an sc h R
,
M e n de l RR (2X() l )
.
Id e n it if e丽 o n
a n d b i oc h e m ie a l e h ar a e t e r iz a t i o n o f A ar b id o P s is ht a li a n a
s u lif te o x id a s e一A n e w P la y e r i n Plan t s u lfu r m e ta ob li sm . J
B io l C h e m 2 76 : 46 9 89 一4 6 99 4
G a r e t t RM
,
J o h n s o n J L
,
G r a f T N
,
F e i g e n b a u m A
,
R aj a g o P a la n
K V ( 19 98 )
.
H u m an s u lif te o x i das e R 160Q
: Ide n t i if e a t io n o f
t h e m u t a t i o n i n a s u l f i t e o x i d a s e
一
d e f i e i e n t P a t i e n t a n d
e x P re s s io n an d
e h ar
e te ir z at i o n o f ht e m u tan t
e n z y m e
.
P r oc
N atl A e ad S e i U S A 9 5 : 6 39 4
一 6 39 8
G i u l ia n o G
,
P ie h e r s k y E
,
M a li k V S
,
T im k o M P
,
S e o l n i k P A
,
C a s h m o re A R ( 19 88 )
.
A n e v o l u t io n iar l y c o n s e vr e d Por t e i n
b i n d i n g s e q u e cn
e u P s tre am
o f a P lan t l ig ht
一 r e g u late d g
e n e
.
片况 N a tl A e ad S e i U S A 85 : 70 8 9一 709 3
H a n s e h R
,
L a n g C
,
R i e b e s e e l E
,
L i n d i g k e i t R
,
G e s s l e r A
,
R e n n e n b e r g H
,
M e n d e l R R (20() 6)
.
P lan t
s u l if et o x id a s e a s
n o v e l Pr od u e e r o f H
20 2一 C o m bi n at i o n o f e n z yme e a t a ly s i s
w iht a s u b s eq u e n t n o n
一e n z ym iat e er ac t i o n s t e P
.
J B i o l C he m
28 1: 68 84 一 68 8 8
Je fe sr
o n R A
,
aK
v a n a g h T A
,
B e v an M W ( 19 87 )
.
G U S fu s i o n : p
-
g l u e uor in das
e as a se n s i it v e an d v e sr iat le g e n e fu s io n m ar k e r
in h ig h e r P la n t s
.
E M B O J 6 : 3 90 1
一 39 0 7
幻 s ke r C , S e h i n d e li n H , R e e s D C ( 199 7 ) . M o ly db e n u m 一 e o acf t o r -
e o n t a i n i n g e n z ym e s : s tru e tu r e a n d m e e h a n i s m
.
A n n u R e v
B ioc h
e m 66 : 2 33 一 26 7
eL cs ot M
,
D e h a i s P
,
hT ij
s G
,
M acr h
a l K
,
M o re a u Y
, v a n d e eP e r
Y
,
R o u z e P
,
R o m b a u t s S (2X() 2 )
.
P la n t C A R E
, a d a at b a s e o f
Plant
c i s
一
ac 6 n g er g u la ot yr e le me
n t s an d
a po rt a l ot t o o ls for
in s i lic o an al y s i s o f Por m o et r s eq
u e n e e s
.
N u e l A e id s R e s 30 :
32 5一 3 27
L I G
,
L i u K
,
B al d w i n S A
,
Wan g D (2的 3 ) . qE u i lib ra tive n u e l co s i de
t r a n s Po r t e r s o f A r a b i d op s i s Ih a l i a 儿 a : e D N A e lo n i n g
,
e x P r e s s i o n P a t te m
,
an d an a ly s is o f tr a n s op rt ac it v i it e s
.
J B io l
C h e m 27 8 : 35 73 2一 3 57 4 2
M e n d e l RR
,
S c hw arz G ( 199 9 )
.
M o lybd e n z y m e s an d mo ly Xlt
e n u m
e o
fac t
o r i n Pl a n t s
.
C r i t R e v P lan t S c i 18 : 33
一 69
N o w ak K
,
L u n i ak N
,
W i t t C
,
W u s t e fe l d Y
,
W
a e h te r A
,
M e n d e l
R R
,
H a n s e h R ( 20 04 )
.
P e r o x i s o m a l l o c a li z a t i o n o f s u l if te
o x i d a s e s e P a r a t e s i t f r o m e h l o r o P l a s t
一
b a s e d s u l f u r
a s s im i l a t i o n
.
P la n t C e l l P h y s i o l 45 : 18 89
一
189 4
V il l a i n P
,
M a e h e R
,
Z h o u D X ( 199 6 )
.
T h e m e e h an i
sm o f G T
e le m e n t
一
m e d i a te d e e ll t ype
一 s
pe
c iif c t arn
s e ir P t io n a l c o n tor l
·
J B io l C h e m 2 7 1 : 3 259 3一 325 9 8
拟南芥亚硫酸盐氧化酶基因 A tS O 启动子的分离与功能分析
夏宗良 ” , 王美平 2 , 刘全军 ’
河南农业 大学 ’ 生命科学学院 , 2 图 朽馆 , 郑州 4 5 0 0 0 2
摘要 : 亚硫酸盐氧化酶 (s 0 )作为目前发现的钥酶家
族成员之一 , 在哺乳动物硫化物的脱毒 、 嗓吟代谢
等过程中起着非常重要的作用 。 然而 , 很少有关于
高等植物 5 0 的表达和调控机制的研究报道 。 本研究
中 , 我们用半定量 R T 一 P C R 和组织化学方法对拟南
芥中 5 0 基因 A tS 口的表达调控进行 了初步研究 。 结
果表明 , A tS O 在拟南芥的地上 部分如茎 、 叶 、 花
和未成熟荚果中有较高的表达水平 , 而在根部表达
水平较低 。 在对分离的该基因上游 1 5 6 2 一b p 的启动
子区域进行生物信息学分析时 , 鉴定出一些可能的
调控元件如光调控元件 ( L R E ) 。 转基因植株中 A tS O
启动 子驱 动下的 G U S 基因 ( iu d A )表达结 果表明 :
A tS 口 的表达主要在植物的地上组织 , 表达具有光依
赖性 , 且表达水平受亚硫酸盐的诱导增高 。 这一结
果对进一步研究 5 0 在植物对光周期和亚硫酸盐胁迫
应答反应中的作用提供线索 。
关键词 : 拟南芥 : 启动 子 ; 亚硫酸盐氧化酶
中图分类号 : Q 7 4
河南省高校教师博士启动基金项目 ( N o . 3 0 4 0 0 2 4 4) 资助 。
* 通讯作者 ( E一 m a i l: z o n g一ia n g x i a @ y a h o o . c o m : T e l : 0 3 7 1一 6 3 5 5 5 7 9 0 ) 。
J o
u
rn
al oflP ont Phy st ot oyg a nd Md le e u勿 rBi le oyg 207 , 3 3 (5 ): 3 6 9一 37 4 3 69
I s o l a t io n a n d F u n c t io n a l A n a l y s is o f S u lif t e o 劝d as e G e n e A tS O P or m o t e r
fr o m A ar b i峨矽 5 15 ht a枷n a
x IA Z o n g
一
L i a n g ” , 认叭N G M e i一 iP n g Z , L I U Q u an 一 J u n ’
, C o lle g e of L fet S
c i e n c e s
.
Z L ib ar r, H
e n n a n Ag r ie u l t u ar l nU i
v e sr i.yt hZ
e n g之h o u 4多0 0 0 2 , hC in a
A b s t r a c t : S u l if t e o x i d a s e ( 5 0 )
,
o n e o f t h e k n o w n m o
-
ly b d e n u m e o
一
acf ot
卜 e o n t ia n i n g e n yz me
s
,
P lay s imP
o rt a n t
or l e s in d i v e sr e m e t a bo l i
e Por c e s
s e s s u e h a s s u l fu r d e ot x i
-
if e a t i o n an d P
u r i n e e a t a b o l i s m i n m a m m
a l s
.
B u t m u e h
l e s s 15 k n o w n a b o u t t h e e x Per s s i o n a n d er g u l a t o yr c h ar
-
a e et r i z a t i o n o f s u lif et o x i d a s e g e n e i n h i g h e r P l a n t s
.
In
th i s er P o r t
,
e x P er s s i o n o f A ar b idop
s i s 5 0 15 e h a r a e te r
-
i z e d i n d e t a i l b y s e m i
一
q u a n t i t a t i v e R -T P C R a n d h i s
-
to c h e m i e a l s t a i n i n g
.
T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e t r a n
-
s e r i P t s o f A t S O w e r e P r e d o m i n a n t l y d e t e e t e d i n
A ar b id d P s i s a e ir a l ti s s u e s i n e l u d i n g s et m s
,
y o u n g le a v e s
,
y o u n g i n fl o r e s e e n e e s a n d im m a t u r e s i l iq u e s a t h i g h e r
Ie v e l
,
b u t i n r o o t s w i t h a Io w e r l e v e l
.
OT m o
n i t o r A t S O
e x P r e s s i o n i n P l a n t
,
t h e P r o m o t e r r e g i o n c o n t a i n i n g a
1 5 6 2
一
b P g e n o m i c s e q u e n e e frO m A tS O w
a s i s o l a te d a n d
an
a l y Z e d u s i n g m e t hod
s o f b i o i n of rm iat
e s
.
B a s i n g o n ht e
d i s itr b
u it o n o f be at
一
g l u e u or n i d a s e (G U S ) ac t i v i ti e s s h o w n
b y h i s t o e h e m i e a l s t a i n i n g i n t r a n s g e n i e A r a b id o P s i s
Pl a n t s h ar b
o r i n g t h e P r o m o te r
一 u idA fu s i o
n e o n s t ru c t
,
i t
c a n b e c o n c l u d e d t h a t A t S O 15 e x P r e s s e d m a i n l y i n t h e
g r e e n it s s u e so/ gr an
s i n a lig h t
一
d印 e n d e n t w ay . In ad di it o n ,
i t s e x Per s s i o n 1
5 u P
一 r e g u l at e d d u r i n g s u l if et etr
a tm
e n t
.
hT
e i n fo mr
a t i o n for m t h i
s s t u d y m a y P r o v i d e u s e fu l
e l u e
fo r fu rt he
r
fu
n e t i o n a l an a l y
s i s o f P lan t 5 0 h o mo l
o g s d u -r
i n g l i g h t
一
i n d u e e d d e v e l o Pm e n t o f l e a f t i s s u e a n d / o r e x
-
e e s s i v e s u l if t e l S 0 2 g a s s tr e s s e s i n h i g h e r P lan t
s
.
a e id s a n d l iP id s
.
hT
e 5 0 fr o m v e rt e b r a t e s a n d m a m m a l s
15 a m i t o e h o n d r i a l e n z y m e e o n t a i n i n g a h e m e d o m a i n
w i t h e y t o e h or m e c a s rh e Ph y s i o lo g i e a l e le e t or n a e e e P
-
to r (C o h e n e r a L 19 7 2 )
.
D e if e i e n c y o f th e e n z y m e i n h u
-
m a n s a n d m a m m a l s l e a d s t o s e v e er n e u or l o g ie a l a b n o r
-
m a li ti e s a n d e ar l y d e
a th (G a er t
t e t a L 19 9 8 )
.
In e u k ayr
o et s
,
P l a n t 5 0 15 t h e s m a l le s t M o
一 e n z y m e
k n o w n a n d h a s b e e n i d e n t i f i e d b y s e r e e n i n g a n
A r a b i d o P s i s e D N A Ii b r a r y ( E I l e r s e r a l
.
2 0 0 1 )
.
B i o i n fo r m a t i c a n a ly s i s r e v e a l e d t h a t 5 0 15 P r e s e n t a s a
s i n g l e g e n e i n A ar b id o P s i s
.
P l a n t 5 0 l a c k s c o n t i g u o u s
er d o x
一
ac t i v e e e n et r s s u e h a s F A D
,
h e m e o r F e
一
5
.
U n l ik e
5 0 o f m a r lr r n al s
,
ht e Plan t 5 0 1
5 lco a l i
z e d i n pe or
x i s o m e s
(E i le r s e t a l
.
2X() l : N o w
a k e r a l
.
2 0 0 4 )
.
M o r e r e e e n t ly
,
A ar 占似卯 5 15 5 0 h a s b e e n u n r a v e le d a s a n o v e l Por d u c e r
o f H 2 0 2 (H a n s e h e t a .l 2X() 6 )
.
In s Pi t e o f m u c h P r o g er s s m a d e i n ht e s tu d y o f m o
-
l e e u lar a
n d b i o e h e m i e a l P r o P e rt i e s o f P l a n t 5 0
,
l i t t l e 15
kn o w n a b
o u t t h e e x Per s s i o n a n d r e g u l a t i o n o f 5 0 g e n e
i n h ig h e r P l a n t s
.
hT
e o bj
e e t i v e o f t h i s s t u d y w a s t o 15 0
-
la t e ht e Por m o t e r er g i o n o f A ar b ido P
s i s SO a n d t o i n v e s
-
t i g a t e t h e e x P r e s s i o n o f A ar b id op
s i s 5 0 i n d ife
r e n t
o r g a n s
,
i n d a r k n e s s a n d u n d e r s u l if t e t r e a tm e n t s i n
tr a n s g e n i c P lan t s h
a r b o ir n g t h e Por m o t e -r u id A e o n s trU
c t
·
hT
e i n fo mr iat
o n m a y Por v i d e u s e fu l e l u e fo r fu曲 e r fu n e -
t i o n a l a n a l y s i s o f P l a n t 5 0 h o m o l o g s
.
K e y w o dr s : A ar b id 口P s i
s : P r o m o t e r : s u l if t e o x id a s e
S u l if t e o x i d a s e ( 5 0 )
, o n e o f t h e kn
o w n m o l y b d e
-
n u m e o
一
fa e ot -r e o n t a i n i n g e n z y m e s
,
P lay
s im P o rt an t or l
e s
i n d i v e r s e m e t a b o l i e P r o e e s s e s s u e h a s s u l fu r d e ot x i if e a
-
t i o n a n d P u r i n e e a t a b o l i s m i n m a m m a l s ( K i s k e r e r a l
.
19 9 7 : M e n d e l an d S
e h w ar z 19 9 9 )
.
S u l if et o x i d a s e e at a
-
ly z e s th e o x id a t i o n o f s u l if t e to s u ] fa te
,
t h e if n a l s te P i n
ht e o x i d at i v e de gr ad iat on of ht
e s u l fu r
一e
on iat in
n g a m ino
1 M a t e d a ls a n d M e t h o d s
1
.
1 P l a n t m a t e r i a l s a n d g r o w t h c
o n d i t i o n s
, a n d
t r a n s fo r m a t i o n o f P l a n st
hT
e C o l
一
0 e e o t y pe o f A ar b id印 , 15 hI a ial n a w a s u s e d
R e e e iv e d ZX() 7
一
04
一
17
,
A e e e P t de 20() 7
一
0 8
一
13
.
hT i
s w o r k w a s s u Pop rt 司 b y th e I n i t ia 之io n G ar n t of r N e w PhD o f H云g h e r
S e h o l
s in H e n a n rP o v i n e e ( N o
.
304 X() 2 4 4 )
.
* C o re
s
op
n d in g a u ht o r ( E
一
m a i l : z o n g lia n g x ia @ y a h o
.
c o m : eT l
: 8 6
一
3 7 1
-
6 3 5 5 5 7 9 0 )
.
3 70 J P al n t Ph ys i
o l M o l B i o l V
o l
.
3 3
廿甘。 u g h o u t th i s w o rk . A . th a l ia n a P l a n t s w e re gro w n o n
112 M ru as h ieg a n d S ko g ( M S) a gra P late
s o r rt ay s e o n
-
面 n in g l o w一 n u rit e n t 50 11. A ra b i故叨 5 15 Plna t s w e re gro w n
in gro w th ro m
a t 16 h li gh t / 8 h dra nk e s s
,
2 2
“
C
,
7 5% -
8 5% er l a ti v e h u m id i t y
, a n d l 0() 四 m ’ 2 5 一’ . T r a n s fo mr a -
it o n o f A ar b i凌沪 5 15 w a s c a币 e d o u t b y fl o r al d iP (C l o u g h
an d B e n t 19 9 8 )
.
12 n 茂p ar d o n of R N A a l川 咫而闷吻廿加柱ve R -T P C R
R o o t
,
s t e m
,
l e a f
,
fl o w e r a n d im m a t u r e s i l iq u e
s
am P l
e s w e er Per Paer d for m 6
一
ot s
一
w e k
一
o ld A ar b i成叨5 15
P l a n t s
.
oT t a l R N A s a m P l e
s w e r e e x t r a e t e d fr o m d i fe
r -
e n t o电an s an d e o n v e ert d t o e D N A s a s d e s c ir be d b y L i e t
a l
.
(20() 3 )
.
T h e n o mr
a l i z a t i o n o f t h e e D N A c o n te n t s o f
d i fe er
n t er v e r s e tr a n s e r iP t i o n m i x t u r e s ( b y a m P l i fy i
n g
ht e tr a n s e ir P t s o f ut b u l i n ) an d ht e e
v a l u a t i o n o f ht e tr a n
-
s e r iP t le v e l s o f t h e A tS O g
e n e w e r e c o n d u e t e d
.
B a s i n g
o n t h e A tS O
e D N A s e q u e n e e
, a P a i r o f P r im e r s 5 0
一
F I
( 5
,一
A T G C C T G G A尤门认G A G G T C C 一 3 , ) an d 5 0 一 R I (5 , -
C G A A C G A G C A C C A A T C A C A C
一
3
’
) w e r e d e s ig n e d
,
w h i e h Por d u c e s a 564
一
b P P C R P r od u e t
.
T h e h o u s e k e e P
-
i n g g e n e t u b u l i n w a s u s e d a s a e o n otr l
.
13 L旧aI d o n a n d se q u e n c如19 of A tS O p or m oet r “ 准io n
T h e s e a r e h fo r P u t a ti v e P r o m o t e r er g i o n o f A tS O
g e ne w a s P e ir bmr
e d ac e o dr i n g ot g e n o m e s e q u e n e e i n
-
fo r m a ti o n P r o d u e e d b y A ar b id op
s i s g e n o m e i n i t i a t i v e
( A G I ) u s i n g S o ft b e yr Por g
r a m (eL
s e o t e t a l
.
20 2 )
.
OT
i s o la t e ht e Por m o te r er g io n o f A tS O ge n e
,
g e n o m i e D N A
s
am Pl
e s w e er Per Paer d for m A ar b idop
s is P lan t
s
.
A fr a g
-
m e n t o f 1 5 62 b P s i n l e n g ht for m
u P s etr am
o f ht e tr an s la
-
t i o n i n i t i a t i o n s i t e 八J ,G o f A tS O g e n e w a s a m P l i if e d b y
CP R
u s i n g a P a i r o f s pe e i if
e P ir m e rs (ht e fo 俐ard P ir m e r :
T A’ TG A C C 1 , r G G G T八T G G T C C T G T C a n d t h e r e v e r s e
Pir m e r : C I T C T T T C G A G G A G G A G A I
,
A C C G A G )
.
hT e
am P l i if
e d D N A fr a g m e n t w a s e l o n e d i n t o PG EM
一
T e a s y
v e e t o r ( P r o m e g a )
.
T h e i n d e P e n d e n t e l o n e s w e r e
s e q u e n e e d
.
1
.
4 C o ns tur e it o n o f t h e PA tS O
: u 剑叭 r e po r t e r g e n e
OF
r e o n s utr e ti
o n o f ht e A tS O Por m o et -r u i幽 fu s io n ,
a fo r w a r d P r i m e r A G A C T C G A G T AT G A C C T T G G
-
G A T AT G G T C C T G T C e o n t a i n i n g t h e X h o l r e s t r i e t i o n
5 i t e ( i n b o ld t y P e )
, a n d a r e v e r s e P r i m e r T C
-
C A A G C
`
f I T C T T C
『
I
~
1丁 CG A G G A G G A G AT A C C G A G
e o n t a i n i n g t h e H i n d l l l s i t e (i n b o ld t y P e ) w e er u s e d to
am Pl i fy ht
e A tS O Por m o t e r er g i o n
.
hT
e er s u lt i n g 1 56 2
-
b P l o n g P C R P r o d u c t w a s li g a te d t o PR l l
,
A P l a s m id
,
a t
t h e r e s itr c t i o n s i et s Xh
o l an d H i
n d l l l u P s etr am ot het p
-
g l u c uor
n id a s e ( G U S ) er po rt e
r g e n e ( u id A ) an d i n tr do u e de
b y NO
t l l i g iat
o n i n t o PM L
一
B A RT
.
hT
e er s u l ti n g e o n s utr
e t
w a s t r a n s fo r m e d t o A ar b idop
s i s P l a n t s a s d e s e r i b e d
a b o v e
.
F o r v e ir if c at i o n o f P lan t mdo i if e
a t i o n
,
ht e fo wr ar d
P r im e r A G G A A A C A G C T A T G A C C AT G A T T A C G A
ht at s Pan s ht e m u lt i
一 e l o n i n g s i t e er g i o n o f ht e P犯 T A Pla s -
而d a n d t h e r e v e r s e Pir m e r l , I , TG T G G TA G ^ C G G ^ G -
G T A I’A C G A G T G o f t h e Por m o t e r er g i o n w e er u s e d t o
am Pil fy
a 189
一
b P lo n g CP R P
rod
u c t w h ie h w as e o n if n n e d
b y s e q u e n e i n g
·
15 H峨砚h e而 a 目 s回 n i” 9 a n d 翻ajI y由 of G sU a川讨灯
G U S a c t i v i t y w a s a s s a y e d b y h i s t o c h e m i e a l a n d
fl u o ir m e itr c an al y s e s a s d e s e ir be d (J e fe
r s o n e t a l
.
198 7 )
.
1
.
6 1丫e a tm e n t o f S u l if t e fo r d e妞 e h e d l份v 璐
F u l l y e x te n d e d l e a v e s d e ta e h e d fr o m 3
一
ot 4
一
w e e k
-
o ld t r a n s g e n i e A ar b idop
s i s P l a n t s w i t h t h e PA tS O
: u idA
e o n s trU
e t w e er P l a e e d i n 9 0 In l l l
一
d iam
e et r Pl a te s o n a if l
-
te r P a P e r m o i s t w i th 2 1l l L o f 5 0% M S s o l u t i o n (S ig m a
,
U S A ) e o n t a i n i n g N a ZS O 3 0
,
0
.
2
,
0
.
5
,
1 mm o lL
,
fo r t h e
tim e i n d i c a t e d u n d e r e o n s t a n t i l l u m i n a t i o n ( 10 0 林E m 一2
s
一 ’ ) a n d t h e n w e r e p h o t o g r a p h e d a ft e r G U S s t a i n i n g
.
2 R e s l lst
.2 1 E xP
I飞活` io n aP et 皿 of A t SO in A几必诚)sP 七 。魂 a ns
U s i n g s e而 一q u an it at ti v e R l ’-CP R , ht e tr a n s c ir Pit o n al
P at t e m
s o f A tS O i n if v e o gr an s (or
t
,
s et m
,
l e a v e s
,
fl o w e r,
a n d im m a t u r e s i l iq u e ) o f A ar b idop
s i s w e er e x a m i n e d
.
Th e A rSO tr an s
e ir tP i
o n a l l e v e l s w e r e h i g h e r i n a e ir al t i s
-
s u e s o f A ar b idop
s i s i n c l u d i n g s t e m s
,
l e a v e s
,
y o u n g i n
-
fl o er s c e n e e s a n d im m a t u r e s i li q u e s (F ig
.
l )
.
In e o n t r a s t
,
A t S O t r a n s e r i P t i o n w a s l o w i n r o o t s ( F i g
.
l )
.
T h i s t r an
-
F i.g l E x P er s s io n P a t e m s o f A IS O in d ife er n t A ar b id( 沪 s is o gr an s
T r a n s e ir P t io n l e v e ls o f A tS O w e er e x a m i n e d i n A ar b id op
s is or o t
(R t )
,
s t e m ( S t )
,
le a f (L )
,
fl o w e r (F I ) an d im m a tu r e
s
i liq u e ( 5 1) b y
se m i
一
q u an it t
a it v e RT
一
CP R
.
C o n tro l
s w e re b a se d o n am P liif
e a ti o n
o f ht e e o n s t itu t i v e l y e x Pre s s e d t u b u lin g e n e
·
N0
.
5X IA Zn o g
一
i Lan geral
.
: Fun et i on al An al ys is of At SO r Pom ot e
r3 1 7
s ei r Pt i on al Pat t em w s a r e Po rdu cil y bo bt a in ed inm ul tl i P e
in d e Pn edn et ex P ei rm n et s
.
2
.
2S e qn u c o e ef At SO Po rm ot er
1 A 56 2
一
b PAa r bid o Ps is gn o em is e e qn u e e ef rom
u Pst r em a
oft h et ran sl t a i on st at rs it o ef A口 90 1 1 9肠性t SO
w as f oun y d bs a ec rh in P gul i b et d a a bs a es
.
T h
e Put at iv e
Po rm ot r ef ra gm n et w s a is ol at ey d b P C Ru s in gs P e ei i f e
Pm i r ers
,
w h i e h w a s i n a g er e m e n t w iht i t s P r e d i e et d s iez
( 1
.
5 k b ) ( F ig
.
2 )
.
S e q u e n e e a n a l y s i s (iF g
·
3 ) o f ht e A tS O
Por m o t e r u s i n g P l a n〔 A R E d at a b a s e er v e al de ht at ap 叭
for m
c o m m o n e is
一
e l e m e n t s ( T川队一b o x an d C A A -T bo x ) ,
F i g
.
2 hT
e P r od u e t o f A tS O Por m o et r am Pli if
e d for m A ar b id’ ,P 5 15
ge
n o m ic D N A b y陀 R
l
,
D N A m ar k e r : 2
,
ht e咒 R Pr od u e t o f A tS O Por mo et r i n d i e a te d by
an aI’or w o n ht e ir g h t .
一
15 62
一
15 12
一
14 6 2
一
14 ! 2
一
1 36 2
一
1 3 1 2
一
12 62
一
12 12
一
1 16 2
一
1 1 1 2
一
10 62
一
1 0 12
一
9 6 2
一
9 12
一
8 62
一
8 12
一
7 6 2
一
7 1 2
一
66 2
一
6 】2
一
5 6 2
·
5 12
一
4 6 2
一
4 12
一
36 2
·
3 ! 2
一
2 6 2
一
2 12
一
16 2
一
1 12
6 2
T A T G A C C T G G g 红连红遐T C C T G T C A T A T C C A C G国凶及g 西匹匹遐T T C A G卜加 x G T I一。 d f
C C A C T C G T A T A C C TC C G T C T A C C A C A A A A T C C A G A C CC T G T A A A A G G A A A
C C G A A A C A G A G A A T A G A G C A A C C A A A G A T G T T C飞
一
l丁A G T C G C T G A G A A A G
A G T G A G A G C T A T A纽红连 g 江C T G G T C C A T A T A T G T C A C C T A T T G CG G T T G
T A T ^ .加x
G G T C G A T C A T C C A T T C A T T T T C T T T A G G C C C T T T C A C A C T G T C A T T A T T T
A C C A T A C A T T A C A C A A C T T G G T C G A A G A G T C C A C A G T C T C T C T G T A G C T A
G T G A C G A G A l l
一
l
一
I A A A G A A G A A A T A A A C C T G T Gg 似必J g 恻辽 G G G G C A T
C A人 T . bo l
C C A T C T G C T G C A G A A T A G C T T G G C A G A G A G C A T C A T C A G A T A T G C G G A C A
C C g 丛泣工U T T C C T A G A T G C A T A T T T C A C A C T T G T G G T G C C A T A A C C T A C
C .七. 1
A C A C T G T T T G G G T A G T T C C T T G C T T G C A G T C A A G A T G A A G G T A T A C T G T T
T A T A ·加 . x
A A A A A A A A A A A A A A T G CC A A A G A T C A T T G A T A A G A A A A C T G l
一
1 1
一
G G A T A T
T G C G A A T A T G T T G A G T A T CC A T T A G A A A A C A A G A G A A G A A G A G G C T C T C A
C A G G A C C A G G T A A G C A T T G C T T G A C A G C T C G A A A A A C G T T A G C A T G A C C A
T G A C C A T C A C C A CG A G G A A A G C C C A T T G T A A A A G T G T 9 恻辽 A T C T C G T A A
C A A T J 】0 1
G G A A C G G C A T A A G A T G C T A A G T G G C T G C A T A A G T 1
,
G A G A T G G A A T A A T C A
A A C T C A A A C C T A T G G A G G A T T C A A A T T G A G C A A A G C A G A A A T A T A G A A C A
A G T G T T C C T T G C T T G C T T A C C T T G G A G G A T T g 址辽C T T T T T A A T C C T A A G
C 人A T . bo 宜
A A A G A G A G A G A G A G A C A C A C A C G G G C T A A CA CG A G T CA G C T C A A AG G A 1
, 】,
G G A T TG G A A T A G A A A A G C A G C A A G A G T G A G A G G T A G G T A G C T A AC C T T C G
G A G A C G C T C A A C A G C G G A A T G G x工到以连C A A T C A C A A G g 恻迁G G C A T A T C
T A T ^ 七O x C A A T 侧 b 0 1
A C G G A G A A A C A G A A A T T C A A A A A A A A T G C A A A A G A G G A G G A A G A A G A A G
A A G T A A A G A G G A G A G G A A G A G C T T G
’
I
’
1
一
I
’
A C A C G G T A T C A G T G G G A A T A A C
A C C A A C A G C T C C T T G I
一
I
~
I G A G A A G G T C A A T G A C A G G T T G G A G I
~
I
~
I C C A G G
A A T C A A C A C C A C A A G G A T C G A C C T C G A T G T A C A C C A A T T C CC C C T C C T T G
G T G A A A C G A G G A G T A G A G T A T T T G A G A CG C T T A G G G C T T C T C T T G G C C G C
C A A C G CG A C G A T G T A T C T C C G T G G A G A T A A AG A G G C A G T G C T C G G A AG C G
T T G A T G G T C G C C G G T G C G T C A T C G G G G A A G G A A G T A G A A G A A G A C G C A T C
G C C G C C A T A C C T C C G C C G T G A A G T T T G G C C A C C G C C A T C T C T C A C A A T T T
G T T T T T G T T T G G G C T C A A T T T G G G C T C T G T C T G T T A T C C A C A A 人 T T A A G A
G A C G C A色丝左卫达 A A C G A C G C C G T T C C A T A G T T T T C C T T T G A A G A A G A G A
M R -E bo X
G A G A C G T C A C A A A G G A A A G C A C T g 恻辽C G T C A T T T C C T C G G T A T C T C C T C
C人 A T . b o x
12 C T e o A ^ ^ o ^ ^ o A屁e e T o o石
月g · 3 N u e le o t id e s eq u e n e e o f ht e A tS O P ro m o te r re g io n
hT
e P u at it v e t r a n s l a t i o n i n i t i a t i o n s i te ( re fe re d to as
+ l ) 15 in d i e a te d b y an ~
w
.
N u m be
r s o n ht e le ft re fe r t o th e d i satn
e e o f n u e le o t i d e s
fro m ht
e P u at it v e atr
n s la it o n in it ia t io n s ite
.
hT
e Pu tait v e L RE s ( I
一
bo x
,
C T I
一
m o t i f, an d G
一
b o x )
,
an d e o m m o n re g u l a to ry e le m e n t s (T A T A
-
ob x
,
C A A T
一
bo x
,
an d M R E
一
b o x ) are
s h o w n i n b o l d t ype
.
37 2 J Pl a nr Ph y sio I Mo l B io l V
o l
.
33
th r e ear emu l ti l P e Pu ta ti v el i gh t
一 r e gu l a ted el em e n ts
( L RE s( )L es eo ter al
.
00 2 2 )
,
i n e l u d i n g G
一
bo x (D o n a ld e t
a l
.
19 90 )
,
G T I
一
m o t i f (V i l l a i n e r a l
.
19 9 6 )
,
a n d l
一
b o x
(G iu lian o e t a l
.
19 88 )
.
2
.
3 A tS O ex P r 砚活 i o n Pa et nsr i
n A ar b记 op s括 P l a n st
OT m o n i t o
r th e A tS O e x Per
s s i o n i n P lan t
,
th e A tS O
Por m o t e -r G U S fu s i o n e o n s utr
e t w a s s t a b ly t r a n s fo mr
e d
i n t o w i ld yt pe (C o l u m b i a
一
0 ) A ar b i凌沪 5 15 P lan t s b y fl o alr
d iP an d h o m o
z y g o u s t r an s g
e n i e Pla n t s w e er d e v e l o P e d
.
H i s tco h e而 e ia a s s a y s o f s i x i n d e pe n d e n t tr a n s g e n i e li n e s
s h o w e d id e n t i e a l G U S e x P r e s s i o n P a t t e nr s
.
C o n s i s t e n t
w iht ht e s e m i
一
q u an t i ta t i
v e R-T CP R an
a l y s i s
,
ht e e x Per s
-
s i o n l e v e l s o f P r o m o t e -r u idA r e P
o rt e r g e n e w e er h ig h e r
i n m o s t o f t h e o gr a n s e x e e P t fo r r o o t s ( Fig
.
4 A
,
B )
.
T h e
er s u l t s i n d ie a t e ht a t ht e tr a n s c ir P ti o n s o f A tS O aer m ia
n l y
loc a t e d i n ht e g er e n a e ir a l
o r g an
s o f A
.
rh a l ia n a
.
g r o w n i n ht e d ar k (F ig
·
SB )
.
hT i
s er s u l t s u g g e s st ht a t A tS O
e x Per s s i o n 15 l i g h t
一
d e pe n d e n t
·
A 1 5 0 b P
△一初x 今G T I 一m时 ▲e切 x
n .g 4 S Piat a l id s itr b u t io n o f atr n s e ir Pit o n o f A tS O i n A ar b i汰少 5 15
o gr an
s s h o w n b y h i soct h
e而 e al s面n i n g
S i x in de pe nd e n t h o m o z y g o u s tr a n s g e n i e li n e s w e er e x am i
n e d
,
a n d
ide
n it e al G U S e x Pre s s i o n Pa t te rn s w e re Pr od u e e d
.
B水2 m m . A , a
t h r e e
一
w e e k
一o ld Pl an t h a d be e n s at in e d fo r 20 h
.
B
,
i n fl o er s e e n e e s
o f s i x
一
w e e k
一 o ld P la n t s had be e n st ia n e d fo r 12 h
.
T h e or o t t iP a t
w hi e h G U S s at i n i n g s o lu ti o n w a s a PP lied 1
5 in id e a et d b y a n
aor
w
.
F i g
·
5 L ig h t
一
d e pe n d e n t e x Per s s io n o f A tS O P or mo et -r d ir
v e n G U S
a t w h o le P lan t l
e v e l
A
,
a d ia g r a m s h o w in g th e A ,5 0 Por m o t e r
· u i d冷 c o n s tur e t ( n o t i n
s e al e of r G U S e od i n g s e q u e n c e )
.
hT
e Pu at t iv e tr a n s la t io n i n iit a it o n
s iet 15 in id e at de b y an a们氏〕 w (+ l )
.
M u lt i Ple Pu iat
v e L R E s aer
s h o w n
.
B
,
th r e e
一
w e k
一 o l d P r o m o te r
一 u id A tra n s g e n ie P l a n t s g ro w n o n M S
m e d i u m P l at e s w e re k e P t in th e d ar k fo r 12 h
,
an d ht e n s at i n e d of r
20 h
.
A ft e r G U S s t a i n i n g
,
w h o le Pla n t s w e re P h o to g r a P h e d u n d e r
hte
s
ame
e x op s ur e e on d i t i on
.
B =ar 2 m
.
C
,
3
一
w e e k
一
of d Pr o m ote
r -
u id冷 t r a n s g e n ic P la n t s g or w n o n M S m e d iu m P la te s w e re ke Pt i n
li g h t of r 12 h
,
an d ht e n s iat
n de of r 20 h
.
A ft e r G U S s面 n i n g , w h o le
P lan ts w e re Ph o ot gar Phde
u n d e r ht e s am
e e x op s u re e o n d iit o n
.
B水2
】】l m 。
2
·
4 L ig h t
·
d e P e n d e n t e x P r e s s i o n of A tS O
T h e P r e s e n e e o f m u l t i P l e P u t a t i v e L R E s i n A r S O
Por m o te r re g i o n i s re 而 in s e e n t o f l ig h t一d e pe n d e n t e x P re s -
s i o n o f t h e A ar b id op
s i s 5 0 (F ig
.
S A )
.
W七 t h e re of r e e x -
a m i n e d i f t h e A rS O e x P r e s s i o n w a s l i g h t
一
d e P e n d e n t
.
T h r e e
一
w e e k
一 o ld h o m o z y g o u s t r a n s g e n i c P la n t s h ar b o r
-
i n g ht e Por m o t e -r u idA e o
n s
trU
e t g or w n o n M S m e d i u m
Pl a te s w e re tre a t e d i
n ht e d ar k of r 12 h
, a n d t h e e o n t r o l
w a s o f ht e s a m e a g e o f t r a n s g e n i e Pl a n t s t er a t e d i n e o n
-
t i n u o u s li g h t fo r 12 h
.
P l a n t s tr e a t e d w i t h lig h t o r d ar k
-
n e s s w e er a s s a y e d fo r ht e G U S a c t i v i t y
.
W h e er
a s s tr o n g
G U S s面 n i n g w a s ob s e vr e d in l e va e s o f ht e P l a n t s g r o w n
i n l i g h t (F ig
.
S C )
, n o G U S ac ti v i ty w a s d e t e c t e d in p lan t
s
2
.
5 R e s P o ns e o f A tS O t
o s u l if t e tear
tm e n t
S u lif t e o x id a s e c a t a ly z e s ht e o x i d a t io n o f s u l if et t o
s u lfa t e i n a n im a l s (C o h e n e r a l
.
19 7 2 )
.
I t w a s t h e r e fo er
o f i n t e er s t ot e x anu
n e t h e er s P o n s e o f A ar b id op
s i s SO t o
s u l if t e s t r e s s
.
U s i n g A rSO P r o m o t e r
一 u idA
t r a n s g e n i e
P l a n t s
,
w e t e s t e d th e er s P o n s e o f A t S O t o v a r i o u s e o n
-
c e n tr a ti o n o f s u l if te t er a tm e n t s (N a ZS 0 3 0
.
2 m m o lL
,
0
.
5
m 们n o lL
a n d 1 m m o ljL ) b y h i
s t co h
e m i e a l s t ia n i n g (d a ta
n o t s h o w n )
.
D e act h
e d le a v e s o f h o m o z y g o u s P r o m o et r
-
u id A tr a n s g e in e P lan st w e er etr a t
e d w iht N a ZS 0 3 1 n u n o ljL
fo r o
,
3
,
a n d 6 h
.
S ig n i if e a n t i n d u c ti o n s o f A tS O t
r a n
-
s c ir P t s e o m Par e d to n o n
一 s
etr
s s e d e o n otr l ( tim e o h ) w e er
o b s e vr
e d w h e n ds act h
e d l e a v e s w e er e x P o s e d t o N a ZS 0 3
l 们n ln o 】/ L fo r 3 h an d 6 h , w h i c h er s u let d i n 2 . 5 一 fo ld an d
3
.
3
一
fo l d i n c r e a s e s
,
er s P e e t i v e l y ( F ig
.
6A
,
B )
.
T h i s er s u l t
i n d i e a t e s ht a t A tS O 15 er s P o n s i v e t o s u l if t e a n d u P
一
er g u
-
l a t e d b y s u l if t e s etr
s s
·
N0
.
5 X A IZ o n g
一
L i a n g et a l : F u n ct i o n al An a ly s is o f AtS O P r o m o te r 373
F i g
.
6 E x Pre s s io n o f AtS O P ro m o te r- dri
v e n G U S in de ta ch
e d l e av e s in re s o pn s e t o te htr
e a t m e n t w it hs u lfi te l m咖lL
A
,
h is toc h e m i e a l s t ia n in g o f re P re s e n ta 6 v e d e ta e h e d l e a v e s fro m
thr e e
一
w e e k
一 o l d P r o m o te r
一u 泛d A tr an s g e n ie P lan t s a t i n d ie a t e d t im e po in t s
( 0
,
3 a n d 6 h ) d u ir n g N a
ZS0 3 1 m m o UL tre a tm e n t
.
B ar 二2 1n r n . B , c h an g e s i n G U S ac it v i ty w iht t im e o f讹 at m e n t ( 0 , 3 a n d 6 h ) in de t ac he d
le a v e s fro m P ro m
o te r
一u id A tr a n s g e in c P lan t
s du ir n g N aZ S 0
3 1 n u n o比 tre a tln e n t . D a ta Pre se n te d are m e an s o f th r e e in d e pe n d e n t e x pe ir m e n t s .
3 D is e u s s io n
I n t h e w o r k r e P o r t e d h e r e
,
w e h a v e i s o l a t e d a n d
e h ar a e t e r i z e d t h e er g u l a t o yr e l e m e n t o f A ar b i峨叨 5 15 5 0
g e n e
,
w h i e h e n e o d e s a P u t a t i v e s u l if et o x i d a s e
.
A e e o dr
-
i n g to th e A G I m a P
,
th e A IS O ( A t 3 g o l g l o ) p r o m o t e r s e
-
q u e n e e i n e l u de d t h e 3
’ 一
U T R o f A t 3 9 0 19 2 0 a n d s
’ 一
U T R
o f A t S O
,
h e n e e t h e c l o n e d 1 5 6 2
一
bP P r o m o t e r r e g i o n
s h o u ld c o v e r th e e n t i er P r o m o t e r o f A rS O ( F i g
.
2 )
.
A tS O
e x Per s s i o n w a s Per d o m i n a n t ly d e t e e t e d i n A ar b idop
s i s
g r e e n
一 a e r i a l t i s s u e s i n a l ig h t
一
d e P e n d e n t w a y u s i n g t h e
P r o m o te r
一 u idA t r
a n s g e n i c P l a n t s ( Fig s
.
4
,
5 )
.
M o er o v e r,
ht e atr
n s e ir P t o f i t s Por m o te r w a s u P
一
er g
u l a te d b y s u l if te
(F ig 6 )
,
i n d i e a t i n g t h a t 5 0 m i g h t b e i n v o l v e d i n s e v e r a l
r e d o x P r o e e s s e s i n d u e e d b y s u l f i t e s t r e s s i n h ig h e r
P l a n t s
.
In a n im a ls
,
5 0 15 e x P er s s e d e o n s t i t u t i v e l y i n m o s t
o f t h e o gr
a n s (儿 s k e r e t a l. 19 9 7 ) . S im i lar ot a n im ia 5 0 ,
A ar b id o P s i s 5 0 15 e x P r e s s e d i n a l l t h e P l a n t o r g a n s lt i s
-
s u e s ( F ig
.
1)
.
A IS O w a s fo u n d t o b e h ig h ly e x Per s s e d i n
g er e n a e ir a l t i s s u e s a n d i t s tr a n s c r iP t s w e er s u b s tan it al ly
i n c er a s e d u n d e r s u l if te s etr s s ( F ig
s
.
l
,
6 )
.
Th e er s u l t s e o n
-
if mr
a e o n s i s et n e e i n e x Per s s i o n Po et n t i a l a s de et n n i n de
b y P r o m o t e r e x P r e s s i o n a n a l y s i s
.
F u r t h e r s t u d i e s a r e
n e e d e d t o id e n t i fy t h
e d i fe
r e n e e s i n P r o et i n a e e u m u l a
-
t i o n o f A t S O i n A ar b id o P s i s o r g a n s u n d e r n o mr
a l a n d
s t er s s c o n d i t i o n s
A tS O e x Per
s s i o n w a s fo u n d t
o b e r e s t r i e t e d c h ie fl y
t o g r e e n t i s s u e s
, s u g g e s t i n g t h e m e e h a n i s m s m ig h t b e
er g u lat e d b y Iig h t
.
T h i s v i e w 15 s u PP o rt e d b y th e o b s e r
-
v a t i o n th a t A tS O P r o m o t e r
一
d r i v e n
一 u idA 1
5 e x P r e s s e d i n
l ig h t b u t n o t i n d ar k n e s s
.
In e o n s i s t e n c e w i t h t h i s l ig h t
-
d e P e n d e n t e x P r e s s i o n P a t t e r n
,
m u l t iP l e P u t a t i v e L R E s
w e er fo u n d i n t h e A IS O P r o m o te r s e q u e n e e (F i g s
.
3
,
5 )
.
F u rt h e r a n al y s i s o f d e le t i o n m u t a t io n 15 n e e d e d to d e if n e
s e v e r a l L R E s t h a t a r e i n v o l v e d i n t h e l ig h t
一
d e P e n d e n t
e x Per s s i o n i n th e A tS O Por m o te r er g i o n
.
I n a d d i t i o n t o l i g h t r e s P o n s i v e n e s s
,
t h e e x P er s s io n
o f A tS O P or mo et
r
一
d r i v e n
一 u id A 15 u P
一
er g u la t e d b y s u l if t e
t r e a tm e n t
,
i n d i e a t i n g t h a t A tS O 15 r e a l ly er s P o n s i v e t o
t o x i e s u l if t e
.
T h i s r e s u l t 15 a l s o i n ag r e e m e n t w iht P
r i o r
i n v e s t i g a t i o n t h a t P l a n t 5 0 s h o w e d a s u l if t e o x id a t i o n
a e t i v i t y w h e n i s o l a t e d e h l o or Pl a s t s w e er fe d w i th r a d i
o -
a e ti v e ly la bo l e d
s u lif t e (D i t tir e h e r a L 19 9 2 )
.
B a s i n g o n t h i s a n d P r e v i o u s i n v e s t i g a t i o n s
,
i t 15
h y P o th e s i z e d t h a t t h e r e m a y b e P o t e n t i a l P h y s i o l o g i c a l
fu n e t i o n o f 5 0
, s u e h a s d e t o x iif e a t i o n d u ir n g d e v e lo P
-
me
n t an 山 o r a b i o t i c e n v ior n m e n t al s etr s s e s i n P lan t e e l l s .
oT a d
v a n e e t h i s w o r k
,
w e ar e g
o i n g t o a n a ly z e t h e b i o
-
l o g i e a l fu n e t i o n o f 5 0 i n P l a n t e e ll s u s i n g o v e -r e x Per s
-
s i o n a n d R N A i n t e fer er
n e e a PPor a
e h e s
.
R e fe er n e es
C l o u g h S J
,
B e n t A F ( 199 8 )
.
lF o r a l d i P
: a s im P li if e d m e t h o d of r