導讀：低溫影響不結球白菜的品質和質量。C2H2型鋅指蛋白（C2H2-ZFPs）在各種環境脅迫中發揮重要作用。

近日，南京農業大學侯喜林團隊發表在《Environmental and Experimental Botany  》中題為“Genome-wide identification of C2H2-ZFPs and functional analysis of BcZAT12 and BcZAT10 under cold stress in non-heading Chinese cabbage ”研究論文，研究人員基于基因組學和轉錄組學數據，分析了不結球白菜（NHCC）C2H2-ZFPs基因家族的染色體分布、理化性質、基因進化、基序、基因結構和順式作用元件，對BcZAT12和BcZAT10基因進行功能驗證。同時篩選出BcZAT12互作蛋白及其上下游基因，豐富了對ZAT12基因功能的認識，為研究不結球白菜的抗寒網路和抗寒機制提供了理論基礎。

 

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847223003696

研究背景

研究進展

通過全基因組和轉錄組分析相結合，確定了與寒冷密切相關的兩個鋅指蛋白因子BcZAT12和BcZAT10。BcZAT12和BcZAT10定位于細胞核，并在葉片中高表達。
 
 

圖1 BcZAT12和BcZATIO的表達分析和亞細胞定位

VIGS、瞬時過表達實驗、qRT-PCR分析表明，BcZAT12和BcZAT10在不結球白菜抗寒過程中發揮轉錄抑制基因作用，負調控不結球白菜的耐寒性。

圖2 VIGS沉默BcZAT12和BcZATI0增強了NHCCO01的耐寒性

圖3 BcZAT12和BcZAT10的瞬時過表達降低了NHCC001的抗寒性

通過酵母單雜交、雙熒光素酶測定等實驗證明了BcZAT12可以直接與BcCBF1啟動子上的A（G/C）T-X3-4-A(G/C)T的ACT核心序列結合并抑制其轉錄活性。發現BcNTL4和BcNAC055可以與BcZAT12啟動子上的G-BOX元件結合，負向調控BcZAT12的表達。 

圖4 BcZAT12結合BcCBF1啟動子并抑制其轉錄 

圖5 BcNAC055和BcNTL4分別結合BcZAT12啟動子并抑制其轉錄

通過酵母雙雜交實驗等分析發現BcABF2/4可以與BcZAT12相互作用，推測BcZAT12可能與BcABF2/4相互作用，調控冷相關基因的表達。 

圖6  BcZAT12與BcABF2和BcABF4相互作用

研究方法

實時定量PCR（qPCR）、酵母單雜交實驗（Y1H）和酵母雙雜交實驗（Y2H）、雙分子熒光互補（BiFC）、雙熒光素酶報告基因（Princeton Instrument，PIXIS1024B）等

研究結果

研究人員鑒定了不結球白菜C2H2-ZFPs基因家族，并通過轉錄組分析篩選出冷響應基因BcZAT12和BcZAT10。功能分析表明，BcZAT12和BcZAT10均負調控不結球白菜的耐寒性。此外，BcABF2和BcABF4與BcZAT12相互作用，BcNTL4和BcNAC055可以與BcZAT12啟動子上的G-BOX元件結合，負向調控BcZAT12的表達。令人驚訝的是BcZAT12可以直接與BcCBF1啟動子上A(G/C)T-X3–4-A(G/C)T 的ACT核心序列結合并抑制其活性。研究人員推測不結球白菜在冷脅迫下存在NAC055/NTL4-ZAT12-CBF1信號通路。 

圖7 BcZAT12和BcZAT10影響不結球白菜耐寒性的模型

 

參考資料：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847223003696
Lumazone植物活體成像在本工作中完成了BcABF2和BcABF4與BcZAT12相互作用等驗證實驗。本實驗中低溫CCD-植物暗箱系統（Lumazone），是由Bio-one成像事業部提供服務和售后；
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