毛白杨E3泛素连接酶PtoCOP1.1调控杨树花青素积累

摘要

为阐明COP1基因在林木植物中的功能特性，本研究以毛白杨（Populus tomentosa）为材料，克隆获得拟南芥AtCOP1同源基因PtoCOP1全长编码序列，生物信息学分析其序列特征与进化关系表明，杨属植物含3个拟南芥AtCOP1同源基因，其中同源性最高的成员命名为COP1.1,PtoCOP1.1与AtCOP1的氨基酸相似性为81.21%。进化聚类中，毛白杨PtoCOP1.1与新疆杨PaCOP1.1、毛果杨PtrCOP1.1聚为自举支持率100%的分支，序列比对显示，三者氨基酸相似性分别为99.55%、98.51%，体现该基因在杨属中的高保守性。采用实时荧光定量PCR检测该基因在不同组织中的表达模式，分析发现，PtoCOP1.1在毛白杨各组织中普遍表达，其中在韧皮部、叶柄和成熟叶中的表达水平较高。利用聚乙二醇介导的原生质体转化进行亚细胞定位，实验进一步证实，PtoCOP1.1-GFP融合蛋白特异性定位于细胞核。转录组分析显示，在毛白杨COP1.1基因敲除植株（Ptocop1.1-ko）突变体中，类黄酮生物合成通路被显著富集，花青素合成关键基因（LAR、F3H、ANS1等）表达显著上调。在高光处理后，与野生型（WT）相比，Ptocop1.1-ko植株中花青素积累显著增加。上述结果表明，COP1.1在毛白杨中作为负调控因子通过抑制花青素合成通路，从而参与光信号介导的次生代谢过程，其功能在草本植物和杨属植物中具有保守性，为解析林木光信号转导机制提供了理论依据。

关键词

毛白杨 / 花青素 / E3泛素连接酶 / PtoCOP1