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Construction of Yeast Two-hybrid Bait Vector and the Screening of Proteins Interacting with HbICE1 in Hevea brasiliensis

巴西橡胶树HbICE1基因酵母双杂交诱饵载体的构建及互作蛋白的筛选



全 文 :植物科学学报  2016ꎬ 34(2): 255~262
Plant Science Journal http: / / www.plantscience.cn
DOI:10􀆰 11913 / PSJ􀆰 2095 ̄0837􀆰 2016􀆰 20255
欧阳沫ꎬ 唐潇ꎬ 黄惜ꎬ 袁红梅. 巴西橡胶树 HbICE1基因酵母双杂交诱饵载体的构建及互作蛋白的筛选[ J] . 植物科学学报ꎬ 2016ꎬ 34(2):
255-262
Ouyang Mꎬ Tang Xꎬ Huang Xꎬ YUAN HM. Construction of yeast two ̄hybrid bait vector and the screening of proteins interacting with
HbICE1 in Hevea brasiliensis[J] . Plant Science Journalꎬ 2016ꎬ 34(2): 255-262
巴西橡胶树 HbICE1基因酵母双杂交诱饵
载体的构建及互作蛋白的筛选
欧阳沫ꎬ 唐 潇ꎬ 黄 惜ꎬ 袁红梅∗
(海南大学农学院ꎬ 海口 570228)
摘  要: 寒害是我国植胶区的主要自然灾害之一ꎬ 不仅影响橡胶产量还威胁到橡胶树的生存ꎮ 拟南芥中ꎬ ICE1
是低温胁迫信号通路中的重要转录激活因子ꎬ 但橡胶树冷胁迫信号途径中包括 HbICE1 在内的大部分关键基因
尚未被克隆与鉴定ꎬ 与 HbICE1蛋白发生互作的蛋白也不清楚ꎬ 成为严重阻碍橡胶树抗寒分子机理研究的瓶颈ꎮ
为了筛选和鉴定与巴西橡胶树 HbICE1 蛋白发生互作的蛋白ꎬ 阐明橡胶树抵御寒害胁迫的分子机理ꎬ 本文首先
通过 PCR扩增出 HbICE1基因的编码序列(约 1400 bp)ꎬ 然后将目标序列插入 pGBKT ̄7载体ꎬ 构建酵母双杂交
诱饵载体ꎻ 将该载体转入酵母 Y2H菌株感受态细胞中ꎬ 并在缺陷型培养基上检测其自激活活性ꎬ 发现 HbICE1
基因的自转录激活在含有 30 mmol / L和更高浓度 3 ̄AT(3 ̄氨基 ̄1ꎬ2ꎬ4 ̄三氮唑)的培养基上能得到有效抑制ꎻ 进
一步通过与橡胶树 cDNA文库进行酵母双杂交ꎬ 筛选出一些可能与 HbICE1发生互作的蛋白ꎬ 包括 DNA结合蛋
白、 核糖体蛋白和功能未知蛋白ꎮ 本研究结果为橡胶树抗寒机理研究提供了重要理论依据ꎮ
关键词: 巴西橡胶树ꎻ HbICE1ꎻ 酵母双杂ꎻ 蛋白互作ꎻ 冷耐受
中图分类号: Q943          文献标识码: A          文章编号: 2095 ̄0837(2016)02 ̄0255 ̄08
      收稿日期: 2015 ̄12 ̄24ꎬ 退修日期: 2016 ̄01 ̄20ꎮ
  基金项目: 国家自然科学基金项目(31560197)ꎻ 海南省自然科学基金项目(20153092)ꎻ 海南省教育厅项目(Hnky2015 ̄4)ꎻ 海南大
学科研启动基金资助(kyqd1437)ꎮ
This work was supported by grants from the National Natural Science Foundation of China (31560197)ꎬ Natural Science Founda ̄
tion of Hainan Province (20153092)ꎬ Education Department Foundation of Hainan Province (Hnky2015 ̄4)ꎬ and Scientific Re ̄
search Starting Foundation of Hainan University (kyqd1437) .
  作者简介: 欧阳沫(1991-)ꎬ 硕士研究生ꎬ 研究方向为植物抗逆分子生物学(E ̄mail: 617856023@qq􀆰 com)ꎮ
  ∗通讯作者(Author for correspondence􀆰 E ̄mail: yuanhongmei@hainu􀆰 edu􀆰 cn)ꎮ
Construction of Yeast Two ̄hybrid Bait Vector and the Screening
of Proteins Interacting with HbICE1 in Hevea brasiliensis
OUYANG Moꎬ TANG Xiaoꎬ HUANG Xiꎬ YUAN Hong ̄Mei∗
(College of Agricultureꎬ Hainan Universityꎬ Haikou 570228ꎬ China)
Abstract: Cold stress is a major issue in the rubber plantation areas of China. It not only
affects rubber productionꎬ but also threatens the survival of the rubber tree. ICE1 is a
transcriptional activator in the cold ̄response pathway of Arabidopsis thaliana L.. Howeverꎬ
most key genesꎬ including HbICE1ꎬ in the cold ̄response pathways of Hevea brasiliensis
(Willd. ex A. Juss.) Muell. have not yet been clonedꎬ and the proteins that interact with
HbICE1 are unclearꎬ which has hampered the advance of molecular mechanism research of
cold tolerance in H. brasiliensis. We cloned HbICE1 and constructed its bait vectorꎬ and then
transformed pGBKT ̄7 ̄HbICE1 into yeast Y2H strain. The transformed yeast cells were plated
on selection medium for bait auto ̄activation test. The auto ̄activation of HbICE1 was inhibited
on selection medium (SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade) supplemented with 30 mmol / L 3 ̄AT (3 ̄amino ̄1ꎬ
2ꎬ4 ̄triazole) and higher concentrations. Thereafterꎬ the proteins that interacted with HbICE1
were screened through the yeast two ̄hybrid methodꎬ which included DNA ̄binding proteinꎬ
ribosomal protein and function unknown proteins. This study provides an important theoretical
basis for the molecular mechanism of the rubber tree’s response to cold stress.
Key words: Hevea brasiliensisꎻ HbICE1ꎻ Yeast two ̄hybridꎻ Proteins interactionꎻ Chilling tole ̄
rance
    巴西橡胶树(Hevea brasiliensis (Willd. ex A.
Juss.) Muell.)原产于亚马逊森林ꎬ 为多年生落叶
乔木ꎬ 是典型的热带雨林树种ꎬ 在高温、 高湿、 静
风和土壤肥沃的环境下生长良好ꎬ 但对低温非常敏
感ꎬ 不耐寒[1]ꎮ 目前ꎬ 世界上主要产胶国家均位
于适宜橡胶树种植的气候带内ꎬ 如马来西亚、 泰
国、 印度尼西亚等ꎻ 而中国植胶区属于热带季风气
候ꎬ 主要分布在海南、 广东、 广西、 福建、 云南ꎬ
并经常遭受低温和台风等自然灾害的侵袭ꎮ 寒害是
我国植胶区的主要自然灾害之一ꎬ 不仅影响橡胶产
量ꎬ 而且直接威胁着橡胶树的生存[2]ꎬ 如 2008 年
初的寒潮使树木大面积枯死ꎬ 给我国橡胶产业带来
了重大经济损失ꎮ 虽然橡胶树已被成功引入我国ꎬ
但寒害仍是限制植胶业发展的瓶颈ꎬ 因此解析橡胶
树抵御寒害胁迫的分子机理是天然橡胶生产中急需
解决的重大理论问题之一ꎮ
植物在低温防御中ꎬ 一系列转录因子以及冷
调控基因 COR(Cold ̄Regulated)被诱导表达以提
高植物适应低温胁迫的能力ꎮ 在模式植物拟南芥
中ꎬ 植物抵御低温胁迫的 ICE ̄CBF转录级联反应
的信号转导途径[3]及该通路中的关键调控基因已
研究得较为清晰ꎮ ICE ̄CBF信号转导作用模式为:
ICE1 ( Inducer of CBF expression) 是 CBF ( C ̄
repeat ̄Binding Factor)基因的转录激活因子ꎬ 它
编码一个类似 MYC 型的 bHLH(basic helix ̄loop ̄
helix)转录因子ꎻ 在低温环境下ꎬ ICE1可以特异性
结合到 CBF3 启动子中 MYC 识别核心序列
(CANNTG)的顺式作用元件上ꎬ 进而调控 CBF3
的表达[4]ꎮ CBF 是一类能够特异性结合到以
CCGAC为核心序列的 CRT / DRE(C ̄Repeat / De ̄
hydration Responsive Element)核心元件的转录因
子ꎻ 在低温诱导下ꎬ CBF 的表达量会迅速提高ꎬ
并通过结合到下游功能基因 COR 启动子的 CRT /
DRE元件上而激活 COR等冷诱导基因的表达ꎬ 从
而促进植物的抗寒性[5ꎬ6]ꎮ 拟南芥的 CBF 家族共
有 CBF1、 CBF2、 CBF3、 CBF4 四个成员ꎬ 其中
CBF1、 CBF3过量表达植株的抗寒能力均明显优
于野生型拟南芥[7ꎬ8]ꎮ 目前ꎬ 拟南芥 ICE 家族只有
ICE1和 ICE2两个同源基因ꎬ 其中 ICE1 过量表达
植株的耐寒性明显强于野生型拟南芥ꎻ ICE2 过量
表达植株的抗寒性也很强ꎬ 且能在-20℃的极端低
温环境下存活并正常生长ꎬ 同时该过量表达植株中
CBF1的表达水平也明显增强[9]ꎮ 此外ꎬ 拟南芥突
变体 ice1对冷胁迫表现为超敏感ꎬ 对其转录组数
据的分析结果表明ꎬ 40%冷胁迫调控基因、 46%冷
胁迫调控的转录因子的表达量都处于下调趋势ꎻ 参
与钙信号、 受体蛋白激酶以及脂质信号的冷诱导基
因表达也受到了影响[10]ꎮ 进一步对突变体 ice1 以
及 ICEI转基因拟南芥冷应答的转录组芯片数据进
行生物信息学分析发现ꎬ ICE1 在低温胁迫的信号
途径中是一个至关重要的转录激活因子ꎬ 并在
ICE ̄CBF转录级联反应的转录水平调控网络中发
挥着重要作用[11]ꎻ R2R3 型转录因子 MYB15 能与
ICE1相互结合ꎬ 并共同结合到 CBF启动子区 Myb
识别位点ꎬ 负调控 CBF 的表达[12]ꎻ SIZ1 (Small
Ubiquitin ̄related Modifier E3 ligase)和 HOS1(泛
素 E3连接酶)可以从翻译后水平修饰 ICE1ꎬ 进而
调控 ICE ̄CBF 信号通路[13ꎬ14]ꎮ Ding 等[15]研究发
现ꎬ 磷酸激酶OST1(Open Stomata 1)能够磷酸化
ICE1并且稳定 ICE1 蛋白ꎬ 从而增强植物抗冷性ꎬ
揭示 ICE1 是低温胁迫信号传递通路中重要的转录
激活因子ꎬ 是连接冷信号和下游应答基因的关键因
子ꎮ Huang 等[16] 从枳 ( Poncirus trifoliata ( L.)
Raf.)中克隆了 PtrICE1 基因ꎬ 其在柠檬和烟草中
过量表达植株的抗寒能力明显强于野生型ꎻ 进一步
研究表明ꎬ PtrICE1是通过与精氨酸脱羧酶相互作
用调控多胺的含量来增强植物的抗寒性[16]ꎮ 目前
对橡胶树抗寒机理的研究主要集中在形态及生理特
652 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
性上[17-19]ꎬ 而对其抗寒分子机制涉及较少ꎬ 调控
机理还不清楚ꎬ 仅见 HbCBF1 基因被克隆与鉴
定[20]ꎮ 该信号通路的大部分基因尚未被克隆与鉴
定ꎬ 已成为橡胶树抗寒机理研究的瓶颈ꎮ
为了筛选和鉴定与 HbICE1蛋白发生互作的蛋
白ꎬ 阐明橡胶树抵御寒害胁迫的分子机理ꎬ 本文在
前期实验克隆出橡胶树 HbICE1基因的基础上ꎬ 将
其 cDNA阅读框序列插入 pGBKT ̄7载体ꎬ 构建酵
母双杂交诱饵载体 pGBKT7 ̄HbICE1ꎻ 再将该载体
转入酵母 Y2H Gold菌株感受态细胞中ꎬ 并在缺陷
型培养基上检测其自激活活性ꎻ 最后利用橡胶叶片
和胶乳的 cDNA 文库进行酵母双杂交ꎬ 筛选与
HbICE1发生相互作用的蛋白ꎮ 这些相互作用的蛋
白中包括转录因子、 组蛋白和功能未知蛋白ꎬ 将为
橡胶树抗寒机理研究提供重要理论依据ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  实验材料及试剂
酵母 Y2H Gold 菌株、 酵母双杂交载体 pG ̄
BKT ̄7 均购于 Clontech 公司 ( www. clontech.
com)ꎻ酵母双杂交 cDNA 文库购于上海海科生物
技术有限公司ꎮ 限制性内切酶、 T4 DNA 连接酶分
别购买于 Fermentas 公司和 NEB (北京)公司ꎻ
3 ̄AT(3 ̄氨基 ̄1ꎬ2ꎬ4 ̄三氮唑)购于 sigma 公司ꎮ 质
粒提取试剂盒、 DNA 凝胶回收试剂盒均购于生工
生物工程上海(股份)有限公司ꎮ
1􀆰 2  实验方法
1􀆰 2􀆰 1  酵母双杂交诱饵载体 pGBKT ̄7 ̄HbICE1的
构建
根据电子克隆得到的 HbICE1 cDNA 序列ꎬ 设
计分别带有 EcoRⅠ、 PstⅠ酶切位点的引物 P1(5′ ̄
CGGAATCCATGCTTGATACCGACTGGTA ̄3′) 和
P2(5′ ̄AACTGCAGCATCATTCCATGAAAGCCAG ̄
3′)ꎬ 然后利用高保真酶 Prime STARTM 从橡胶树
叶片 cDNA 中扩增出 HbICE1 的编码序列ꎮ PCR
反应程序: 98℃变性 10 sꎬ 55℃退火 15 sꎬ 72℃
延伸 90 sꎬ 30 个循环ꎮ PCR 扩增产物经 1􀆰5%琼
脂糖凝胶电泳检测ꎬ 并将符合预期片段大小的条带
回收ꎬ 然后用 EcoRⅠ和 PstⅠ对其及载体 pGBKT ̄
7分别进行双酶切ꎬ 电泳检测酶切完全后进行胶回
收ꎻ 回收胶经 1􀆰5%琼脂糖凝胶电泳检测为正确的目
的片段后ꎬ 再将回收到的酶切后的目的片段
HbICE1和表达载体 pGBKT ̄7用 T4 ̄DNA连接酶进
行连接ꎻ 连接产物 16℃过夜再转化大肠杆菌 DH5αꎻ
次日对菌落进行 PCR检测并对获得的阳性克隆菌进
行质粒提取ꎻ 取少量构建好的 pGBKT ̄7 ̄HbICE1
载体质粒再次用 EcoRⅠ和 PstⅠ双酶切进行检测ꎬ
并将检测正确的阳性克隆进行测序ꎬ 若测序结果比
对成功即酵母双杂交诱饵载体构建完成ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  诱饵载体 pGBKT ̄7 ̄HbICE1自激活检测及
酵母双杂交筛选
参照 Clontech操作手册(Protocol No􀆰 PT4084 ̄
1)具体步骤ꎬ 将 pGBKT ̄7 ̄HbICE1 载体转化酵母
Y2H Gold 菌株ꎻ 对菌落进行 PCR 检测并将阳性
单菌落摇菌培养ꎬ 分别接种到 SD /  ̄Trp、 SD /  ̄
Trp / X ̄α ̄Gal、 SD /  ̄Trp / X ̄α ̄Gal / AbA、 SD /  ̄Trp /  ̄
His /  ̄Ade、 SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade / 10 mmol / L 3 ̄AT、
SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade / 20 mmol / L 3 ̄AT、 SD /  ̄Trp /  ̄
His /  ̄Ade / 30 mmol / L 3 ̄AT、 SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade /
50 mmol / L 3 ̄AT、 SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade / 70 mmol / L
3 ̄AT平板培养基上ꎻ 30℃培养 3 ~ 5 d 后ꎬ 观察
酵母菌落在各个选择培养基上的生长情况ꎬ 并对细
胞毒性及转录自激活活性进行鉴定ꎮ 酵母双杂交文
库在使用前已做过文库质粒鉴定及文库滴定实验ꎬ
且检测结果合格ꎬ 可利用其与构建的双杂交诱饵载
体直接进行酵母双杂交筛选ꎬ 具体步骤参考 Clon ̄
tech操作手册 PT4084 ̄1进行ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  HbICE1基因的克隆及酵母双杂交诱饵载体
的构建
利用高保真酶 Prime STARTM 和引物 P1、
P2ꎬ 从橡胶树叶片 cDNA 中 PCR 扩增 HbICE1 的
编码序列ꎮ PCR扩增产物经 1􀆰0%琼脂糖凝胶电泳
检测显示ꎬ 条带大小约 1400 bpꎬ 与预期片段大小
一致 (图 1: A)ꎮ 将目的条带割胶回收后ꎬ 用
EcoRⅠ和 PstⅠ对其及 pGBKT ̄7 载体分别进行双
酶切ꎬ 电泳检测酶切完全后进行胶回收ꎻ 利用 T4 ̄
DNA连接酶将酶切后的 HbICE1 连接到线性化的
pGBKT ̄7载体上ꎬ 并转化大肠杆菌 DH5αꎬ 然后
利用引物 P1 和 P2 对菌落进行 PCR 鉴定(图 1:
B)ꎮ 挑选阳性克隆菌提取质粒ꎬ 并利用 EcoRⅠ和
PstⅠ对质粒进行双酶切检测ꎬ 结果显示酶切条带
符合预期片段大小(图 1: C)ꎮ 最后将阳性克隆送
752  第 2期            欧阳沫等: 巴西橡胶树 HbICE1基因酵母双杂交诱饵载体的构建及互作蛋白的筛选
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M M M1 1 12 23
A B C
bpbpbp
A: HbICE1编码区扩增ꎻ B: 连接转化后对菌落进行 PCR 扩增检测ꎻ C: pGBKT ̄7 ̄HbICE1 载体酶切
前(泳道 1)、 后(泳道 2)的电泳检测ꎮ
A: PCR amplification of the HbICE1 coding sequenceꎻ B: PCR detection of pGBKT ̄7 ̄HbICE1 in
E􀆰 coilꎻ C: Digestion with ( lane 2) and without ( lane 1) restricted enzymes for pGBKT ̄7 ̄HbICE1.
图 1  酵母双杂交诱饵载体 pGBKT ̄7 ̄HbICE1的构建
Fig􀆰 1  Bait vector construction of pGBKT ̄7 ̄HbICE1 for yeast transformation
往生工生物工程(上海)股份有限公司测序ꎬ 以确
保构建的酵母双杂交诱饵载体序列以及 HbICE1基
因的阅读框序列是正确的ꎮ
2􀆰 2  pGBKT ̄7 ̄HbICE1载体自激活检验
将诱饵载体 pGBKT ̄7 ̄HbICE1 转化到 Y2H
Gold酵母菌株中ꎬ 然后对菌落进行 PCR 检测ꎮ 结
果显示(图2)ꎬ 以随机挑取、 转化pGBKT ̄7 ̄HbICE1
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750
500
200
100
M 1 2bp
1: HbICE1酵母转化菌落的 PCR检测ꎻ 2: 阳性对照ꎮ
1: Colony PCR result of yeast transformed plasmid pGBKT ̄
7 ̄HbICE1ꎻ 2: Positive control.
图 2  HbICE1酵母转化菌落的 PCR检测
Fig􀆰 2  Colony PCR assay of the yeast transformed
construction of pGBKT ̄7 ̄HbICE1
后的酵母菌落为扩增模板的 PCR 产物ꎬ 与以 pG ̄
BKT ̄7 ̄HbICE1 质粒 (阳性对照) 为扩增模板的
PCR产物片段大小一致ꎬ 表明诱饵载体 pGBKT ̄7 ̄
HbICE1已成功转化到 Y2H Gold 酵母菌株中ꎮ 转
化菌株在缺陷型培养基 SD /  ̄Trp 上生长良好ꎬ 表
明 pGBKT ̄7 ̄HbICE1 能够在宿主 Y2H Gold 酵母
菌株中表达ꎬ 并且表达产物 HbICE1对宿主菌没有
明显毒性ꎮ 转化有诱饵载体 pGBKT ̄7 ̄HbICE1 的
酵母菌株在缺陷型培养基 SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade 上
仍然能够生长出菌落ꎬ 表明 HbICE1能够在酵母中
激活报告基因 His 的表达 (图 3: A )ꎬ 这与
HbICE1是一个转录因子并具有转录自激活活性的
特性相符ꎮ 但在含有 30 mmol / L 或更高浓度 3 ̄AT
的缺陷型培养基 SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade上ꎬ 转化 pG ̄
BKT ̄7 ̄HbICE1的酵母菌株几乎停止生长 (图 3:
B)ꎬ 而正对照 pGBKT ̄7 ̄53 + pGADT ̄7 ̄T Y2H
Gold酵母菌株在含 30 mmol / L 3 ̄AT 的缺陷型培
养基 SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Ade 上依然能生长 (图 3:
C)ꎬ 表明 HbICE1 激活下游的 His 报告基因的表
达量较为微弱ꎬ 即 30 mmol / L 3 ̄AT 可抑制 His 本
底表达ꎮ 综上分析表明ꎬ pGBKT ̄7 ̄HbICE1 在含
有 30 mmol / L或更高浓度 3 ̄AT的选择培养基上可
进行酵母双杂交筛选ꎮ
2􀆰 3  酵母双杂交筛选 HbICE1的互作蛋白
将橡胶树 pGADT ̄7 ̄Rec2 cDNA 文库转化到
含有 pGBKT ̄7 ̄HICE1载体的酵母 Y2H Gold 菌株
感受态细胞中ꎬ 然后在三缺培养基 SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄
Ade / 30 mmol / L 3 ̄AT上进行酵母双杂筛选ꎬ 并把
生长健康的单菌落转板划线到四缺培养基 SD /  ̄
Trp /  ̄His /  ̄Leu /  ̄Ade / X ̄α ̄Gal / AbA / 30 mmol / L 3 ̄
AT上进行初次筛选ꎬ 培养 3 ~ 5 d 后将生长健康
并变蓝的阳性菌落再次划线筛选ꎬ 共转板 4次ꎬ 最
终得到 89个 PCR 检测为 400 ~ 1500 bp 的阳性
克隆(图 4: A)ꎻ 将筛选出的阳性克隆提取酵母质
粒ꎬ 并用 AD 通用引物进行质粒 PCR 检测ꎬ 再将
检测出有条带的酵母质粒转化到大肠杆菌中(图 4:
B)ꎻ 每皿挑取 3 个菌落进行 PCR检测ꎬ 并从每 3
852 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
AB
C
-Trp -Trp / X -Trp / X / A -Trp / - His / - Ade -Leu / Trp- -Leu / - Trp / X / A -Trp -Trp / - His
pGBKT - 7 - HbICE1 CK + pGBKT - 7
pGBKT - 7 - HbICE1
1 1
1
1
10-1 10-1
10-1
10-1
10-2 10-2
10-2
10-2
10-3 10-3
10-3
10-3
TDO
3AT 0 mmol L/
TDO
TDO
3AT 10 mmol L/
3AT 10 mmol L/
TDO
TDO
3AT 20 mmol L/
3AT 20 mmol L/
TDO
TDO
3AT 30 mmol L/
3AT 30 mmol L/
TDO
TDO
3AT 50 mmol L/
3AT 50 mmol L/
TDO
TDO
3AT 70 mmol L/
3AT 70 mmol L/
pGBKT - 7 - 53 + PGADT - 7-T
A: pGBKT ̄7 ̄HbICE1双杂交载体自激活验证ꎻ Bꎬ C: 抑制 pGBKT ̄7 ̄HbICE1载体自激活的 3 ̄AT 浓度筛选ꎮ
A: Self ̄activation detection of pGBKT ̄7 ̄HbICE1 vectorꎻ Bꎬ C: Determination of 3 ̄AT concentration to suppress His basal expression.
 ̄Trp / X indicates SD /  ̄Trp / X ̄α ̄Galꎬ  ̄Trp / X / A indicates SD /  ̄Trp / X ̄α ̄Gal /  ̄Aureobasidin Aꎬ  ̄Leu /  ̄Trp / X / A indicates SD /  ̄Leu /  ̄Trp /
X ̄α ̄Gal /  ̄Aureobasidin Aꎬ TDO indicates SD /  ̄Trp /  ̄His /  ̄Adeꎬ and CK+ indicates positive control.
图 3  pGBKT ̄7 ̄HbICE1载体自激活检测及酵母双杂交筛选验证
Fig􀆰 3  Self ̄activation detection of pGBKT ̄7 ̄HbICE1 vector and test of two hybrid screening
个大小一致的阳性克隆中随机挑选一个做穿刺送生
工生物工程(上海)股份有限公司测序ꎮ 测序的阳
性克隆数量为 48 个ꎬ 而能测出序列的有 33 个ꎬ
再去除一些编码同一个基因的序列后ꎬ 共有 27 条
序列在 NCBI 数据库中进行 BLAST 比对和分析ꎮ
结果显示ꎬ 筛选到的与 HbICE1发生互作的蛋白主
要有一些转录因子、 代谢过程中重要的酶、 组蛋白
和一些功能未知蛋白(表 1)ꎮ 其中ꎬ 筛选出的一些
转录因子很可能与 HbICE1互作并共同调控下游基
因的表达ꎬ 由于酵母双杂交存在一定的假阳性ꎬ 还
需要结合验证蛋白质相互作用的实验如双分子荧光
互补、 免疫共沉淀等进行深入研究ꎮ 此外ꎬ 这些筛
选出的与 HbICE1互作的蛋白如何与 HbICE1共同
调控下游基因也需要进一步验证ꎮ
3  讨论
研究橡胶树抵御寒害胁迫的分子机理是天然橡
胶生产中急需解决的重要问题ꎮ 乳管是天然橡胶合
成和储存的组织ꎬ 也是决定其产量的重要结构ꎮ
Hao和 Wu[21]研究表明ꎬ 外源施加茉莉酸能直接诱
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AB
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M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
bp
bp
A: 部分酵母双杂交的 PCR初步验证结果ꎻ B: 部分酵母质粒的 PCR检测ꎮ
A: Yeast colony PCR confirmation of positive interactionsꎻ B: PCR detection of part of the yeast
plasmid.
图 4  酵母双杂交筛选验证
Fig􀆰 4  Confirmation of yeast positive interactions
表 1  与 HbICE1蛋白发生互作的蛋白
Table 1  Interacting proteins with HbICE1
编号
Codes
互作蛋白名称
Protein names interacted with HbICE1
Ⅰ ̄4 Similar to Capsicum annuum L. stress ̄induced protein 5ꎬ partial
Ⅰ ̄5 Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Muell. RecName: Full = Rubber elongation factor proteinꎻ Short = REF
Ⅰ ̄13 Similar to Vicia faba L. hypothetical protein (mitochondrion)
Ⅰ ̄14 H. brasiliensis 60S ribosomal protein L37aA
Ⅰ ̄20 Similar to Gossypium herbaceum L. subsp. africanum lipid transfer protein precursor
Ⅰ ̄22 Similar to Elaeis guineensis Jacq. PREDICTED: elongation factor 2 ̄like
Ⅰ ̄23 Similar to Ricinus communis L. transcription factorꎬ putative
Ⅰ ̄24 Similar to Jatropha curcas L. PREDICTED: putative E3 ubiquitin ̄protein ligase RF298
Ⅰ ̄27 Similar to J. curcas PREDICTED: peptidyl ̄prolyl cis ̄trans isomerase isoform X2
Ⅰ ̄29 Similar to R. communis fad oxidoreductaseꎬ putative
Ⅰ ̄32 Similar to Theobroma cacao L. drought ̄responsive family protein
Ⅰ ̄34 Similar to R. communis formate dehydrogenaseꎬ putative
Ⅰ ̄38 Similar to T. cacao acylphosphatase family isoform 2ꎬ partial
Ⅰ ̄39 Similar to R. communis sulfate transporterꎬ putative
Ⅰ ̄40 Similar to J. curcas PREDICTED: E3 ubiquitin ̄protein ligase RBBP6 ̄like
Ⅰ ̄45 H. brasiliensis beta ̄1ꎬ3 ̄glucanase
Ⅰ ̄50 Similar to J. curcas PREDICTED: protein FAR1 ̄RELATED SEQUENCE2 isoform X2
Ⅰ ̄54 Similar to Populus trichocarpa Torr. & Gray hypothetical protein POPTR_0006s21980g
Ⅰ ̄59 Similar to P. trichocarpa hypothetical protein POPTR_0009s11190g
Ⅰ ̄65 Similar to R. communis conserved hypothetical protein
Ⅰ ̄67 H. brasiliensis actin depolymerizing factor 4
Ⅰ ̄70 Similar to Tarenaya hassleriana (Chodat) Iltis PREDICTED: 14 ̄3 ̄3 ̄like protein GF14 kappa isoform X1
Ⅰ ̄76 Similar to Manihot esculenta Crantz granule ̄bound starch synthase Ⅰ
Ⅰ ̄77 Similar to P. euphratica Oliv. PREDICTED: auxin ̄binding protein ABP20
Ⅰ ̄84 Similar to J. curcas PREDICTED: myb ̄like protein H
Ⅰ ̄86 Arabidopsis thaliana L. GTP ̄binding nuclear protein Ran ̄3
Ⅰ ̄87 Similar to P. trichocarpa ECERIFERUM 1 family protein
Ⅰ ̄89 H. brasiliensis histone H2B1
062 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
导橡胶树乳管分化ꎬ 因而它是决定橡胶产量的一个
关键因素ꎮ 近来ꎬ Hu 等[22]在 ICE ̄CBF 信号途径
的研究上取得突破性进展ꎬ 发现外源施加茉莉酸能
够增强拟南芥的抗寒能力ꎬ 证明了茉莉酸在 ICE ̄
CBF信号通路的上游ꎬ 并且正调控拟南芥的耐冷
性ꎮ 因此ꎬ 拟南芥中 ICE1 不但是低温胁迫信号传
递通路中重要的转录激活因子、 连接冷信号和下游
应答基因的关键因子ꎬ 而且也是连接低温胁迫信号
和茉莉酸信号的重要基因ꎮ 本研究利用酵母双杂交
筛选与 HbICE1蛋白发生互作的蛋白ꎬ 有助于阐明
橡胶树抗寒胁迫的信号通路ꎬ 为今后进一步研究与
HbICE1发生互作的蛋白是否参与茉莉酸信号传递
途径、 是否调控橡胶胶乳合成相关基因的表达奠定
基础ꎮ 此外ꎬ 本研究结果也有助于揭示橡胶树抗寒
和橡胶合成的关系ꎬ 以期提高橡胶树抗寒能力的同
时也使橡胶产量增加ꎮ
随着高通量测序技术的快速发展ꎬ 大大增强了
橡胶树遗传资源的筛选、 挖掘与利用能力ꎮ 但目前
对橡胶树的相关研究主要集中在转录组测序上[23]ꎬ
很多非编码序列仍不清楚ꎬ 直至 Rahman 等[24]公
布了橡胶树的基因组序列草图ꎬ 才为其分子生物学
的深入研究提供了极大的便利ꎮ 但该文中组装的基
因组大小约为 1􀆰1 Gbꎬ 远远低于预测的橡胶树单
倍体基因组ꎬ 并且很多基因的功能没有注释ꎬ 导致
本研究筛选出的与 HbICE1发生互作的蛋白中ꎬ 只
有部分蛋白可以通过 BLAST 分析能够在橡胶树中
匹配到同源性比较高的蛋白ꎮ 本研究筛选出的与
HbICE1发生互作的蛋白中(表 1)ꎬ 包括橡胶合成
途径关键蛋白橡胶延伸因子蛋白( rubber elonga ̄
tion factor proteinꎬ REF)ꎬ 表明橡胶树抗寒信号转
导途径的关键基因可能通过与 REF 互作调控天然
橡胶的合成ꎻ 筛选出的部分互作蛋白是与胁迫(干
旱)应答或生长素应答相关的蛋白ꎬ 这可能有助于
研究冷信号与植物胁迫应答、 激素信号通路之间的
交叉调控ꎮ 酵母双杂交是在酵母体内基于转录因子
模块结构的研究蛋白质相互作用的方法ꎬ 虽然该方
法已被广泛应用于筛选与已知蛋白发生相互作用的
蛋白质ꎬ 但其也有一定的局限性ꎬ 如易出现假阳性
结果ꎮ 因此ꎬ 我们的后续工作还需要结合免疫共沉
淀或双分子荧光互补等其他研究蛋白质相互作用的
方法对筛选出的互作蛋白进行一一验证ꎮ 本文结果
虽为抗寒关键基因 HbICE1的功能初步鉴定打下基
础ꎬ 但其具体调控橡胶树抗寒的机理还有待深入研
究ꎬ 并且 HbICE1 是否参与调控橡胶合成ꎬ 以及
HbICE1介导的抗寒信号转导通路是否与激素调
控、 其他胁迫应答存在交叉调控也需要作进一步
研究ꎮ
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(责任编辑: 刘艳玲)
262 植 物 科 学 学 报 第 34卷