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.2017年1月1日；68(3):499-511.
doi:10.1093/jxb/erw439。

植物触碰反应需要RNA聚合酶相关因子1复合物

格雷戈里·詹森 1, 卡特琳娜·福尔 2, 奥利维尔·哈曼特 2, 伊丽莎白·S·哈斯韦尔 1
附属公司

植物触碰反应需要RNA聚合酶相关因子1复合物

格雷戈里·延森等。 J Exp机器人. .

摘要

茎形发生是植物体计划中的一种定型发育变化，可以通过反复触摸植物器官来诱导。为了揭示植物是如何感知和记录多重触觉刺激的，我们进行了一项新的正向遗传筛选，该筛选基于对重复触觉的反应而产生的较短茎的发育。此屏幕中识别的触摸不敏感（ths1）突变体在茎和根的形态发生的某些方面存在缺陷。ths1突变是VERNALIZATION INDEPENDENCE 3（VIP3）的一个中间功能丧失等位基因，VIP3是一个先前特征化的基因，其产物是RNA聚合酶Ⅱ相关因子1（Paf1）复合物的一部分。Paf1复合物存在于酵母、植物和动物中，与组蛋白修饰和RNA加工有关。Paf1复合体的几个组成部分需要减少茎的高度，以响应接触和正常的根倾斜和卷曲响应。VIP3突变体中组蛋白H3K36三甲基化的全球水平降低。此外，野生型组蛋白H3K36在TOUCH3（TCH3）和TOUCH4（TCH4）基因座的三甲基化以及TCH3和TCH4转录物的快速触摸诱导上调需要THS1/VIP3。因此，对机械刺激的短期和长期反应都需要进化上保守的染色质修饰复合体，从而为植物如何记录机械信号以促进卵形发生提供了见解。

关键词：TCH基因；VIP3；组蛋白甲基化；Paf1复合物；卵形发生；触摸响应。

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数字

图1。
图1。
一个正向遗传筛选鉴定出一个对重复触摸不敏感的拟南芥突变体。（A-C）手触诱导和漆刷诱导的毛发形态发生的特征。两周龄Col-0在土壤上生长的幼苗要么未经处理，要么用戴手套的手触摸，要么用画笔刷（每天10次）。然后，植物在没有刺激的情况下再生长10天。（A） 茎高测量时间点的控制、手动和刷漆植物图像。（B） （A）中植物的平均茎高。每个处理至少评估12株植物。（C） （A）所示植物的开花时间，以抽薹时的莲座叶数来衡量。（D） 电刷剂量响应曲线。每个处理至少评估22株植物。这个实验重复了一次。（E） T-DNA插入线对刷漆不敏感的二次筛选。每种处理每行评估八株植物。选择6-4-2行进行进一步分析并重命名触摸感应1（ths1）。这个实验没有重复，但收集种子以供下一代评估。（F）ths1号机组突变体天生对触摸不敏感。每个基因型对每种处理的20株植物进行评估。误差线表示标准偏差。这个实验重复了两次，结果相似。在（B）和（D）中，星号表示与未接触控件的差异，P（P）<0.01（学生的t吨-测试）。在（E）和（F）中，用字母表示的统计组通过方差分析确定，然后进行Tukey的HSD测试，P（P）<0.05.
图2。
图2。
触摸不灵敏ths1号机组突变体是由于VIP3（VIP3）基因。（A） 4号染色体的一个区域示意图，包含VIP3（VIP3）和外国投资企业1在里面ths1号机组,第3-2页（SALK_083364）和cfis1-1（SAIL_367_F03）突变体。黑色和灰色方框分别表示外显子和内含子。请注意，5'UTR中删除了VIP3（VIP3）仅存在于ths1号机组等位基因。箭头表示转录起始位点。白色方框为5'和3'UTR。（B） 补充试验，比较亲本和F1系的茎高，以应对图1图例中所述的8天刷漆。每个基因型每个处理至少使用15株植物。误差线表示标准偏差。这个实验重复了一次，结果相似。用字母表示的统计组由ANOVA和Scheffés检验确定，P（P）<0.05. （C） 部分修复了触摸不敏感ths1号机组背景VIP3g。n个=每个基因型每处理50株。误差线表示标准偏差。用字母表示的统计组由ANOVA和Scheffés检验确定，P（P）<0.05. 这个实验重复了两次，结果相似。（D） 顶部，抗VIP3免疫印迹。箭头表示与VIP3相对应的频段。底部，Rubisco大亚单位的Ponceau S染色。（E） 所示基因型的三周苗（左）和花（右）在土壤中24小时光照下生长。（F） 在16小时光照下生长的指定基因型中，抽薹前的莲座叶数。n个=每个基因型30株植物。星号标记与未接触控件的显著差异P（P）<0.01（学生的t吨-测试）。误差线表示标准偏差。
图3。
图3。
Paf1复合物是茎和根的茎尖形态发生所必需的。（A） Col的比较-0,ths1号机组,vip3-2型和贵宾5_062223不接触（亮条）和刷漆8天后（暗条）种植。为了生产更高的植物，植物在16小时光照的长日照条件下生长。每个基因型和处理至少使用七种植物。用字母表示的统计组由ANOVA和Scheffés检验确定，P（P）<0.05. 误差线表示标准偏差。该实验也在24小时的光照下进行，结果类似。（B） 在倾斜试验中，野生型和突变型幼苗在正常培养基或添加3μM丙嗪的培养基上水平生长2天，然后从垂直方向向后倾斜30度，持续3天。大小棒，7 mm。（C）在卷取试验中，野生型和突变型幼苗在正常培养基或添加3μM丙嗪的培养基上水平生长2天，然后垂直放置3天。（D） 根倾角在柱中的分布-0和贵宾在没有丙嘧磺胺的情况下突变体幼苗。每个图表中包含三个独立实验的数据，总共提供了n个=每个基因型55个幼苗。
图4。
图4。
ths1号机组和vip3-2型突变体改变了组蛋白H3的整体和基因甲基化模式，并且未能诱导TCH3接口和TCH4频道作为对触摸的回应。（A） 通过SDS-PAGE分离来自指定基因型的茎生叶的染色质提取物，并用H3K36me3或H3K27me3特异性抗体检测。（B） H3K36me3在TCH3接口和TCH4频道茎叶染色质中的位点。如（A）所示分离染色质，然后用H3K36me3抗体或无抗体进行免疫沉淀，并通过qRT-PCR扩增沉淀DNA。显示的数据是输入的百分比，标准化为S-腺苷蛋氨酸合成酶(山姆)基因和表示为与野生型非处理样品的折叠差异。误差条表示三个生物复制品的SEM，每个生物复制品有两个技术复制品。（C） 定量反转录酶PCR分析TCH3接口和TCH4频道野生型和突变型幼苗对触碰反应的表达。根据顶部面板中显示的方案，用漆刷刷幼苗2分钟。从处理过和未处理过的植物的气生组织中制备RNA，并用基因特异性引物扩增cDNA。数据已标准化为管4（上部面板）或TCTP公司（下面板）作为参考基因，与野生型非处理样品相比，显示为折叠变化。误差条表示三个重复的SEM。星号标记与未接触控件的显著差异P（P）<0 05.
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