包括高溫在內的不利環境條件經常影響全球作物的生長和生產。F-box 蛋白是 Skp1-Cullin-F-box (SCF) E3 連線酶複合物的核心成分，在非生物脅迫反應中起著重要作用。
山東農業大學研究團隊在frontiers in plant science發表了一篇名為“Wheat F-Box Protein Gene TaFBA1 Is Involved in Plant Tolerance to Heat Stress”的文章揭示了小麥 F-Box 蛋白基因TaFBA1與植物對熱脅迫的耐受性有關。
先前從小麥中克隆的基因TaFBA1編碼同源 F-box 蛋白，酵母雙雜交 (Y2H) 測定表明 TaFBA1 與其他 SCF 蛋白相互作用，我們發現熱應激（45°C）可誘導TaFBA1的表達。TaFBA1的過度表達增強了轉基因菸草的耐熱性，qRT- PCR分析表明，TaFBA1的過度表達上調了活性氧（ROS）清除、脯氨酸生物合成和非生物脅迫反應相關基因的表達。
此外，在熱脅迫下，轉基因植株中H2O2、O2-和羰基蛋白的積累減少，細胞損傷減輕，從而減少了氧化損傷。然而，轉基因植株在高溫脅迫後含有更多的酶促抗氧化劑，這可能與調控某些抗氧化基因的表達有關。
為了驗證與小麥中的 TaFBA1 相互作用的蛋白質，我們進行了酵母雙雜交試驗。將TaFBA1的全長 cDNA作為誘餌插入 pGBKT7 載體。基於它們在限制性培養基[合成葡萄糖(SD)/-His/-腺嘌呤(Ade)/-Trp/-Leu]上的存活來鑑定陽性克隆。在SD/-His/-Ade/-Trp/-Leu限制性培養基上共存活了104個陽性菌落，然後對其進行測序。最後，從小麥中獲得了 15 個克隆。在測序的菌落中，我們發現小麥特別感興趣應激反應蛋白 (TaASRP1)。TaASRP1 的 cDNA 被用作獵物以進一步證實 了TaFBA1 和 TaASRP1 之間的相互作用。這種相互作用透過 BiFC 測定進一步證實。
圖 10TaFBA1 與 TaASRP1相互作用
然後我們檢測了TaASRP1在小麥熱脅迫下的表達水平。結果表明，當植物暴露於熱環境中2小時時，TaASRP1表達被誘導，但隨著熱脅迫持續時間的延長，其表達下調，而對照植物中TaASRP1表達水平不變（圖10C）。
圖 11.菸草中同源基因對熱的反應
基於這一結果，我們推測TaFBA1和TaASRP1在熱應激反應中可能存在某種關係。擬南芥中TaFBA1的同源基因突變體可用於今後的研究。在之前的研究中，我們獲得了一個擬南芥同源基因TaFBA1突變體atfbw2-4。此外，我們可以透過將TaASRP1轉化為同源突變體atfbw2-4來獲得這種關係的資訊。此外，TaFBA1是E3泛素連線酶複合物的成員，與某些蛋白質的降解有關。因此，有必要進一步研究TaFBA1是否透過UPS介導降解小麥中的TaASRP1。至於TaASRP1和NtASRP1對熱反應的不同趨勢，我們推測單子葉小麥和雙子葉菸草之間的遺傳背景差異可能是轉錄水平上對熱反應差異的原因。
本研究的結果表明，TaFBA1的過表達提高了轉基因菸草的熱應激耐受性。透過調節脅迫響應基因表達改善 ROS 清除系統可能有助於轉基因植物顯示出增強的脅迫耐受性。HSR相關基因的表達也參與了轉基因株系熱脅迫耐受性的調控。小麥 F-box 蛋白 TaFBA1 透過與脅迫相關蛋白相互作用來調節脅迫耐受性。
文獻連結： https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00521
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