BBRC：DAP-seq解析擬南芥ABA-PIFs信號通路

       敏色素互作因子（PIFs）廣泛存在于苔蘚到被子植物中，并在植物從暗形態建成到光形態建成的轉化過程中發揮關鍵調控作用。PIFs直接與靶基因啟動子區域的順式作用元件結合，調控基因表達，或者與其它調控因子形成復合物，共同調控靶基因表達，PIFs是基因轉錄調控網絡中的核心，通過整合內部和外部的信號以實現對植物體生長發育的調控。植物激素脫落酸（Abscisic Acid，ABA）調控植物的生長發育和對逆境脅迫的響應。ABA信號通路的很多組分已經被鑒定出來。

       越來越多的證據證明，ABA與PIFs轉錄因子家族在光信號通路、植物生長發育和環境適應性方面具有協同作用。但是PIFs轉錄因子調控ABA信號轉導的具體機制并不清楚。

       2020年4月，Biochemical and Biophysical Research Communications發表了題為“ Phytochrome-interacting factors regulate seedling growth through ABA signaling”的文章，為揭示PIFs轉錄因子調控ABA信號轉導機制提供了重要線索。

研究結果

1. PIFs轉錄因子在擬南芥各器官中廣泛表達并且受到ABA調控

       通過RT-qPCR發現PIF1, PIF3, PIF4和PIF5在多種組織器官和發育階段均有表達。ABA處理后，PIF1, PIF3和PIF4的表達水平升高，但是PIF5的表達受到抑制。

2. pif突變體在幼苗生長期對脫落酸不敏感

       首先構建了pif1, pif3, pif4, pif5, pif3/4/5, pif1/3/4/5和pif1/3/4突變體并對突變效果進行了驗證。將突變體和野生型種子在含有ABA的培養基中培養，與野生型相比，pif突變體在幼苗生長階段，呈現出對ABA脫敏的表型。

3. 過表達PIF3和PIF5增強了幼苗對脫落酸的敏感性

       為進一步驗證PIFs轉錄因子在ABA信號通路中的作用，將PIF3和PIF5的過表達株系在ABA的培養基中培養，與野生型相比，過表達植株的生長受到明顯抑制，呈現出對ABA超敏感的表型。

4. 通過DAP-seq分析在基因組水平上鑒定PIF3和PIF5轉錄因子在DNA上的結合位點

        已經有多項研究使用ChIP-seq對PIFs轉錄因子在基因組水平的結合位點進行了鑒定，但是ChIP-seq方法受限于特異性抗體的質量，并且操作復雜，實驗難度大。本研究使用了一種新的方法：DAP-seq（DNA親和純化測序）對PIF3和PIF5在基因組上結合位點進行了鑒定。最終鑒定出PIF的保守motif為G-box，與已有的研究結果一致，并且鑒定出一批ABA響應的基因是PIFs的下游靶基因，比如PYL3，PYL6, PYL12, SnRK2.2, CPK4, CPK6, ABI5, ABF3和KIN1。2020年2月，在Molecular Plant期刊上使用酵母單雜交、EMSA等技術證明PIF1、PIP4和PIF5能夠結合到ABI5啟動子區的G-box上（Qi et al., 2020）。DAP-Seq的結果與此結果相互印證。本研究證明了DAP-seq的可行性和有效性。

討論

      該研究通過DAP-seq鑒定出很多與ABA相關的PIFs靶基因、參與ABA合成的基因通路以及ABA信號轉導通路中的組分。揭示了PIFs參與ABA信號轉導的機制并非簡單的單向調節，還存在反饋調控閉環。

參考文獻：

Liang S, Gao X, Wang Y, Zhang H, Yin K, Chen S, Zhang M, Zhao R. Phytochrome-interacting factors regulate seedling growth through ABA signaling. Biochem Biophys Res Commun. 2020. 526(4):1100-1105. doi: 10.1016/j.bbrc.2020.04.011.

Qi L, Liu S, Li C, Fu J, Jing Y, Cheng J, Li H, Zhang D, Wang X, Dong X, Han R, Li B, Zhang Y, Li Z, Terzaghi W, Song CP, Lin R, Gong Z, Li J. PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORS interact with the ABA receptors PYL8 and PYL9 to orchestrate ABA signaling in darkness. Mol Plant. 2020. 13(3):414-430. doi: 10.1016/j.molp.2020.02.001.

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