毛竹4个B_box锌指蛋白序列和基因表达特征及PeBZF4的功能

个不同的锌指蛋白，分别命名为 PeBZF1，PeBZF2，PeBZF3 和 PeBZF4。4 个基因中均具有光应答顺式作用调控元
件 ACE 和 G-box，但它们所含光应答元件却有所差异，PeBZF1 中有 MNF1 和 Sp1，PeBZF2 中有 I-box，Sp1 和 boxⅡ，
PeBZF3 和 PeBZF4 中有 GT1-motif，MNF1 和 Sp1。4 个基因所编码的蛋白都具有 2 个 B-box 结构域和 CHC3H2 锌指
娄永峰1 杨 丽1
2
彭镇华
赵韩生1
高志民1
（ 1． 国际竹藤中心 竹藤科学与技术重点开放实验室 北京 100102； 2． 中国林业科学研究院林业研究所 北京 100091）
摘 要： 【目的】B-box 锌指蛋白（ BZF） 在植物生长发育和应对逆境过程中发挥着重要的调控作用。强光胁迫对
竹子的生长发育有着重要的影响，通过分析毛竹 BZF 基因编码蛋白的分子特征及组织表达模式，研究过量表达
第3 期
娄永峰等： 毛竹 4 个 B-box 锌指蛋白序列和基因表达特征及 PeBZF4 的功能
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to obtain bamboo BZF sequences from BambooGDB directly． The analysis and comparison of gene and protein，the prediction of acting elements，protein functional domains，hydrophilicity and hydrophobicity of proteins were performed using special software and online public platform． Ｒeal-time quantitative PCＲ was used for the analysis of gene expression in different tissues，and the changes of gene expression in leaf after the treatments of high intensity of light （ 1 200 μmol ·m －2 s －1 ） and darkness． The over expression vector of PeBZF4 was constructed and transferred into Arabidopsis thaliana mediated by Agrobacterium tumefanciens． The phenotype of transgenic plants was observed directly and the fluorescence parameters were measured using IMAGING-PAM．【Ｒesult】Four homologue BZF genes were obtained from BambooGDB， and designed as PeBZF1，PeBZF2，PeBZF3 and PeBZF4 respectively． Cis-acting element analysis showed that four PeBZFs all had light-responsive cis-acting regulatory elements and light responsive elements，but the light-responsive elements were different，including MNF1 and Sp1 in PeBZF1，I-box，Sp1 and boxⅡin PeBZF2，GT1-motif，MNF1 and Sp1 in PeBZF3 and PeBZF4． The analysis of protein structure showed that the proteins encoded by these genes all contained two B-box domains and CHC3H2 binding motif，indicating that they were B-box zinc finger proteins． Tissue specific expression indicated that the levels of these PeBZFs were obviously different in leaf，sheath，stem and root， among which the highest levelபைடு நூலகம்of PeBZF1 and PeBZF3 was found in leaf，and that of PeBZF2 and PeBZF4 was in sheath． All the expression of these PeBZFs were inhibited by high intensity of light （ 1 200 μmol·m －2 s －1 ） ． The expression of PeBZF2 and PeBZF3 showed a gradual downward trend with the extension of irradiation time，while that of PeBZF1 and PeBZF4 raised slightly after 1 h treatment compared with 0. 5 h treatment，followed by a rapid decline． The expression of PeBZF1，PeBZF2 and PeBZF3 were significantly inhibited by darkness， while that of PeBZF4 was significantly upregulated about 3. 2 times of that in control． The actual photosynthetic efficiency （ Y （ Ⅱ） ） and non-photochemical quenching （ NPQ） of transgenic plants with over expressed PeBZF4 were higher than those of wild type．【Conclusion】 There were four different B-box-type zinc finger protein genes expressed constitutively in Ph． edulis，the expression changes of 4 genes under high intensity of light and dark treatments suggested that they were involved in regulation of light response to stress． The values of Y （ Ⅱ） and NPQ increased in transgenic plants with over expressed PeBZF4，indicating that PeBZF4 could improve the thermal dissipation capability and photochemical efficiency of transgenic plants． This result indicated that BZF might be associated with bamboo resistance to light stress． Key words： Phyllostachys edulis； B-box zinc finger protein gene； light stress； gene expression
型，强光和黑暗处理 4 个基因的表达变化表明它们参与了光胁迫的应答调节。过量表达 PeBZF4 基因能够提高转
基因植株的 Y（ Ⅱ） 和 NPQ 值，证明 PeBZF4 能够增强其热耗散能力，提高强光下的光合效率。因此，BZF 可能与竹
子抵抗强光胁迫有关。
关键词： 毛竹； 锌指蛋白基因； 光胁迫； 基因表达
收稿日期： 2014 － 05 － 30； 修回日期： 2014 － 07 － 16。 基金项目： “十二五 ”国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目“竹 子 优 良 种 质 选 育 技 术 研 究 与 示 范 ”专 题“分 子 辅 助 育 种 技 术 集 成 与 示 范 ” （ 2012BAD23B0504） ； 国际竹藤中心基本科研业务费专项资金项目“毛竹快速生长期特异转录调控网络的构建及其应用”（ 1632015008） 。 * 高志民为通讯作者。
结合域，属于 B-box 型锌指蛋白。在根、茎、叶片和叶鞘中的表达 4 个基因存在着明显差异，其中 PeBZF1 和 PeBZF3
在叶片中的表达丰度最高，PeBZF2 和 PeBZF4 在叶鞘中的表达丰度最高。强光处理后 4 个基因的表达均受到抑
制，且随着光照时间的延长 PeBZF2 和 PeBZF3 的表达呈逐渐下降趋势，而 PeBZF1 和 PeBZF4 的表达却在光照 1 h
中图分类号： S718. 46
文献标识码： A
文章编号： 1001 － 7488（ 2015） 03 － 0034 － 07
Protein Sequences and Expression Profiles of 4 B-box Zinc Finger Genes and Functions of PeBZF4 from Phyllostachys edulis
Abstract： 【Objective】Zinc finger proteins containing B-box （ BZF） play important roles in regulating growth and development，and response to stresses in plants． Light stress has a significant impact on the growth and development of bamboo． Studies on protein sequence of BZF and expression profiles of BZF genes in Phyllostachys edulis and fluorescence parameters of transgenic plants with over expressed PeBZF4 were conducted in order to reveal the response and regulatory mechanisms of BZF genes in bamboo under high intensity of light．【Method】Homologous gene alignment method was used
第 51 卷 第 3 期 2015年 3 月
doi： 10．11707 / j．1001-7488．20150305
林业科学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51，No. 3 Mar． ，2 0 1 5
毛竹 4 个 B-box 锌指蛋白序列和基因表达特征 及 PeBZF4 的功能*
时比 0. 5 h 时略微上调，随后迅速下降； 黑暗对 PeBZF1，PeBZF2 和 PeBZF3 的表达有明显抑制作用，而 PeBZF4 的
表达却显著上调，约是对照的 3. 2 倍。过量表达 PeBZF4 的转基因植株光系统Ⅱ的实际光合效率 Y（ Ⅱ） 和非光化
学猝灭（ NPQ） 值都比野生型有不同程度的提高。【结论】毛竹中有 4 个不同 B-box 型锌指蛋白基因，其表达为组成
定量 PCＲ 技术分析基因在不同组织中的表达情况以及强光（ 1 200 μmol·m － 2 s － 1 ） 和黑暗处理后基因在叶片中的表
达变化。构建 PeBZF4 基因的过量表达载体，利用农杆菌介导法转化拟南芥，直接观察转基因植株表型，利用
IMAGING-PAM 荧光仪测定其叶绿素荧光参数。【结果】从毛竹数据库获得 4 条不同的 BZF 基因同源序列，编码 4
Lou Yongfeng1 Yang Li1
2
Peng Zhenhua
Zhao Hansheng1
Gao Zhimin1
（ 1． Key Laboratory on the Science and Technology of Bamboo and Ｒattan International Center for Bamboo and Ｒattan Beijing 100102； 2． Ｒesearch Institute of Forestry，Chinese Academy of Forestry Beijing 100091）
PeBZF4 转基因植株的 荧 光 动 力 学 参 数 变 化，以 期 为 揭 示 竹 子 BZF 基 因 对 强 光 的 应 答 与 调 节 机 制 提 供 参 考。
【方法】采用同源基因比对的方法直接从 BambooGDB 中获得毛竹 BZF 基因同源序列，利用专用软件和在线公共平
台分析基因及其编码蛋白序列，查找各种作用元件，预测蛋白功能结构域，分析蛋白的亲水性 / 疏水性。采用实时