阿拉伯芥 WRKY26 轉錄因子在傷害逆境訊息傳遞路徑中調控 ORA47 基因

Abstract

許多研究報導指出當植物受到傷害逆境的時候，會傳遞茉莉酸 (JA)訊息並 且誘導由 MYCs 和 ERFs 轉錄因子所調控的下游基因，進而啟動防禦機制。阿拉 伯芥 ORA47 為 AP2/ERF 轉錄因子的一員，在傷害逆境下會被誘導表現，本實驗 室前人研究中發現，ORA47 藉由辨認下游基因啟動子區域中嶄新的 cis-element (AC/GT)CGNCCA，正向調控 JA 生合成基因 LOX、AOS、AOC、OPR3、JAR1， 受傷害逆境活化的 MYC2 在傷害逆境下會辨認 ORA47 啟動子區域中的 G-box 序 列，作為 ORA47 上游正調控者，進而誘導 JA 生合成並形成正回饋路徑，在 MYC2 大量表現的轉殖株中可以偵測到被誘導表現的 ORA47 和 JA 生合成基因，然而在 myc2 knockout 突變株中，ORA47 和 JA 生合成基因表現量沒有顯著下降，所以 我們想找出其他的 ORA47 上游調控者。2008 年的文獻指出 WRKY 轉錄因子 WRKY26 具有能夠辨認 W-box-like (TTGATC)序列的能力，而我們在 ORA47 啟 動子區域中找到 4 個 W-box-like 可能的辨認位置，於是利用 EMSA 、 transactivation assay 和 ChIP 等實驗證實，WRKY26 會結合 W-box-like 4 這段 ORA47 啟動子區 域中的 DNA 序列。WRKY26 大量表現的轉殖株中，ORA47 和 JA 生合成基因在 傷害逆境下表現量都會被誘導，植株本身則有根部延長受到抑制、側根發展較促 進、生長緩慢和延遲老化等 JA 大量累積的外表型，而 wrky26 knockdown 突變株 中，ORA47 和 JA 生合成基因表現量都有些微下降，突變株的外表型則與野生型 沒有太大差異。總結本篇研究證實 WRKY26 作為 ORA47 上游正向調控因子，參 與傷害逆境誘導的 JA 訊息傳遞中，活化 JA 生合成基因表現。

Jasmonates (JAs) are plant signaling molecules that play important roles in defense against insects and necrotrophic pathogens. The JA signaling pathway is relatively well studied. In our lab, Arabidopsis ORA47 was demonstrated to be the direct upstream regulator of many JA biosynthetic genes by recognizing a novel cis-element, (AC/GT)CGNCCA, in their promoters. Furthermore, MYC2 was proved to be the direct upstream regulator of ORA47 by recognizing the G-box in its promoter. Gene expression analysis shows that ORA47 and JA biosynthesis genes are all up regulated in 35S::MYC2-GFP overexpression transgenic plants, but are not down regulated in myc2 knockout mutants. Therefore, we believed that there are other transcription factors which regulate ORA47 gene expression. In this study, I confirmed that Arabidopsis WRKY26 could recognize the W-box-like cis-acting sequences, TTGATC, inthe ORA47 promoter region by EMSA, transactivation assay and ChIP assay. We suggested WRKY26 may also involve in wound-induced JA signaling via regulated ORA47 gene expression. Gene expression analysis shows that ORA47 and JA biosynthesis genes are all up regulated in 35S::WRKY26-GFP overexpression transgenic plants but down regulated in wrky26 knockdown mutants. Also, 35S::WRKY26-GFP overexpression transgenic plants show JA-related phenotype while wrky26 knockdown mutants show no difference compared with wildtype. This study reveals that WRKY26 recognizes the W-box-like cis-acting sequence in the ORA47 promoter region and is involved in wound-induced JA signaling.