客户文章 | ChIP-seq&ChIP-qPCR技术助力揭示水稻OsMYB57转录因子在化感作用中的调控机制

发表单位：福建农林大学

发表日期：2019年12月

期       刊：Journal of Experimental Botany（IF: 5.4）

前  言

        2019年12月福建农林大学林文雄课题组在Journal of Experimental Botany（IF: 5.4）期刊发表题为“MYB57 transcriptionally regulates MAPK11 to interact with PAL2;3 and modulate rice allelopathy”的研究文章。该研究表明水稻转录因子OsMYB57正调控水稻化感作用，并探讨了OsMYB57与水稻苯丙素途径的相关性。爱基百客为该研究提供了ChIP-seq和ChIP-qPCR的技术支持。

研究背景

化感作用是一种在某些植物、藻类和微生物中典型的生物现象，涉及一种生物对另一种生物的抑制或刺激作用。这种现象可以通过分泌化感物质或将其释放到环境中来影响生物体的生长、生存和繁殖。

水稻是我国的主要的粮食作物之一，水稻产量事关国计民生。稻田杂草众多，严重影响水稻的产量。水稻化感作用是一种天然的杂草防治方法，被认为是一种生态友好的农业生态实践。水稻的化感潜能受多种基因的调控，包括编码转录因子的基因。已有研究表明水稻转录因子OsMYB57的表达增加会提高对稗草的抑制能力，但其调控网络未知。因此，作者探讨了OsMYB57在水稻化感作用中的调控机制。

研究思路

研究结果

1. 利用ChIP-seq技术鉴定OsMYB57靶基因并进行motif预测，并借助ChIP-qPCR进行验证

通过ChIP-seq测序、分析和注释，作者发现OsMYB57结合了OsRTP、OsMAPK11、OsWRKY66等基因的的启动子区域，并借助ChIP-qPCR技术进行了验证。结果证实了OsMYB57对基因OsRTP和OsMAPK11的转录调控能力。

       2. 作者利用BiFC和Co-IP验证 OsMAPK11和OsPAL2;3之间的互作关系，随后作者在化感水稻品种PI312777和非化感水稻品种 Lemont中验证了基因OsPAL2;3的转录活性差异。

        3. 利用DNA Pull down方法鉴定OsPAL2;3启动子结合的转录因子，鉴定得到2个OsWHY转录因子。然后作者分析了在水稻品种PI312777和Lemont中OsWHY1、OsWHY2和histone H4的基因表达水平，确认了它们在调控启动子活性的作用。

        4. 构建OsMYB57的转录调控网络。OsMYB57正调控OsPAL2;3的基因表达，而OsPAL2;3的依赖于OsMAPK11的表达调控。OsMAPK11能够与OsPAL2;3互作并调控其活性。化感水稻品种PI312777中的OsPAL2;3的转录能力高于非化感水稻品种Lemont。OsWHY和histone He4负调控OsPAL2;3的转录。

总  结

本研究利用ChIP-seq和ChIP-qPCR技术研究水稻转录因子OsMYB57在水稻化感作用中的调控作用。主要有以下结果：

1. 增加OsMYB57的表达会提高水稻对杂草的抑制能力，苯基丙酸类合成路径的基因表达水平和相关代谢物也会上调，根际微生物群落亦会出现变化。

2. ChIP-seq测序技术分析：鉴定分析得到几个由OsMYB57转录调控的基因，其中促细胞分裂原活化蛋白激酶OsMAPK11与苯基丙酸类合成路径的OsPAL2;3蛋白互作。

3. OsWHY和histone H4负调控OsPAL2;3基因的转录。

这些发现可能为研究人员通过基因改造改善水稻化感性状提供更多选择。