南方农业学报

作者：赵同, 张盛敏, 曹杰, 唐朝荣, 刘开业,

关键词：橡胶草, bZIP基因家族, 鉴定, 超表达, 敲除,

【目的】 探究橡胶草bZIP基因家族在天然橡胶生物合成中的调控功能，为解析bZIP转录因子在天然橡胶生物合成中的调控机制打下基础。【方法】 采用生物信息学方法从橡胶草全基因组中鉴定出bZIP基因家族成员，对其基因结构及编码蛋白保守基序、保守结构域进行预测分析，基于转录组测序数据筛选出在胶乳组织中较高表达且具有组织表达特异性的候选基因，PCR克隆候选基因的编码区（CDS）序列，并对其编码蛋白进行亚细胞定位、转录自激活活性和蛋白互作分析。将构建的基因敲除载体pCAMBIA1300-pYAO-cas9-TkbZIPs和超表达载体pCAMBIA1300-35S-TkbZIPs-GFP进行遗传转化，筛选获得TkbZIPs基因敲除株系和超表达株系。【结果】 从橡胶草中共鉴定到53个bZIP基因家族成员，根据不同组织的转录组数据筛选出4个候选基因TkbZIP1、TkbZIP2、TkbZIP3和TkbZIP4，其CDS序列长度为468、564、465和1092 bp，分别编码155、187、154和363个氨基酸残基。通过实时荧光定量PCR验证发现，仅TkbZIP3和TkbZIP4基因在胶乳中表达量较高，其中TkbZIP4基因在胶乳中具有特异性表达，而TkbZIP1和TkbZIP2在胶乳中的相对表达量较低，无明显的组织表达特异性。亚细胞定位结果显示，4个TkbZIPs蛋白均定位在细胞核。酵母转录自激活试验结果显示，TkbZIP1、TkbZIP2和TkbZIP3具有转录自激活活性，而TkbZIP4无转录自激活活性。双分子荧光互补（BiFC）试验结果显示，TkbZIP1、TkbZIP2、TkbZIP3和TkbZIP4蛋白之间相互作用形成异源二聚体，且4个TkbZIPs蛋白自身也能相互作用形成同源二聚体。通过遗传转化获得TkbZIP2和TkbZIP3基因超表达株系和TkbZIP1、TkbZIP2和TkbZIP3基因敲除株系。【结论】 TkbZIP1、TkbZIP2、TkbZIP3和TkbZIP4基因在胶乳中高表达，可能在天然橡胶生物合成中发挥重要的调控功能。4个胶乳中高表达的TkbZIPs蛋白之间能形成同源二聚体或异源二聚体，推测bZIP蛋白以二聚体形式调控下游基因表达。成功获得了TkbZIP2和TkbZIP3基因超表达材料和TkbZIP1、TkbZIP2和TkbZIP3基因敲除材料，可用于后续bZIP基因家族调控天然橡胶生物合成研究。

来源：2025年第9期

《南方农业学报》期刊编辑部

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