identification of a 467 bp promoter of maize phosphatidylinositol synthase gene (zmpis) which confers high–level gene expression and salinity or osmotic stress inducibility in transgenic tobacco

تحديد محفز بطول 467 زوج قاعدة لجين فوسفاتيديل إينوزيتول سينثاز في الذرة (ZmPIS) يمنح تعبيراً جينياً عالي المستوى وقابلية للاستحثاث بالإجهاد الملحي أو الإسموزي في التبغ المحول وراثياً

Clicks: 516
ID: 209783
2016
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #3 of 812 articles by views in phytochemistry letters

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 812 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Salinity and drought often affect plant growth and crop yields. Cloning and identification of salinity and drought stress inducible promoters is of great significance for their use in the genetic improvement of crop resistance. Previous studies showed that phosphatidylinositol synthase (PIS) is involved in plant salinity and drought stress responses but its promoter has not been characterized by far. In the study, the promoter (pZmPIS, 1834 bp upstream region of the translation initiation site) was isolated from maize genome. To functionally validate the promoter, eight 5´ deletion fragments of pZmPIS in different lengths were fused to GUS to produce pZmPIS::GUS constructs and transformed into tobacco, namely PZ1-PZ8. The transcription activity and expression pattern obviously changed when the promoter was truncated. Previous studies have demonstrated that NaCl and PEG treatments are usually used to simulate salinity and drought treatments. The results showed that PZ1-PZ7 can respond well upon NaCl and PEG treatments, while PZ8 not. PZ7 (467 bp) displayed the highest transcription activity in all tissues of transgenic tobacco amongst 5´ deleted promoter fragments, which corresponds to about 20% and 50% of CaMV35S under normal and NaCl or PEG treatment, respectively. This implied that PZ7 is the core region of pZmPIS which confers high-level gene expression and NaCl or PEG inducible nature. The 113 bp segment between PZ7 and PZ8 (-467 to -355 bp) was considered as the key sequence for ZmPIS responding to NaCl or PEG treatment. GUS transient assay in tobacco leaves showed that this segment was sufficient for the NaCl or PEG stress response. Bioinformatic analysis revealed that the 113 bp sequence may contain new elements that are crucial for ZmPIS response to NaCl or PEG stress. These results promote our understanding on transcriptional regulation mechanism of ZmPIS and the characterized PZ7 promoter fragment would be an ideal candidate for the overexpression of drought and salinity responsive gene to improve crop resistance.
تؤثر الملوحة والجفاف عادةً على نمو النباتات وإنتاجية المحاصيل. ويكتسي استنساخ وتوصيف المحفزات القابلة للاستحثاث بإجهادي الملوحة والجفاف أهمية بالغة لاستخدامها في التحسين الوراثي لمقاومة المحاصيل. وقد أظهرت دراسات سابقة مشاركة سينثاز الفوسفاتيديل إينوزيتول (PIS) في استجابة النبات لإجهادي الملوحة والجفاف، إلا أن محفزه لم يخضع للتوصيف حتى الآن. وفي هذه الدراسة، تم عزل المحفز (pZmPIS، بطول 1834 زوج قواعد في المنطقة الواقعة أعلى موقع بدء الترجمة) من جينوم الذرة. وللتحقق من الوظيفة الحيوية للمحفز، دُمجت ثماني شُدف حذف عند الطرف '5 من المحفز pZmPIS بأطوال مختلفة مع الجين المبلّغ GUS لإنتاج بُنى pZmPIS::GUS، ثم حُوِّلت وراثياً إلى نبات التبغ، وسُميت PZ1-PZ8. وقد تغير النشاط النسخي ونمط التعبير الجيني بشكل ملحوظ إثر تقصير المحفز. وأثبتت دراسات سابقة أن المعاملة بـ NaCl وPEG تُستخدم عادةً لمحاكاة إجهادي الملوحة والجفاف. وأظهرت النتائج أن الشُدف من PZ1 إلى PZ7 قادرة على الاستجابة جيداً لمعاملات NaCl وPEG، في حين لم تستجب الشدفة PZ8 لذلك. وأظهرت الشدفة PZ7 (بطول 467 زوج قواعد) أعلى نشاط نسخي في جميع أنسجة التبغ المحول وراثياً من بين شُدف المحفز المقطوعة من الطرف '5، وهو ما يعادل نحو 20% و50% مقارنة بنشاط المحفز CaMV35S في الظروف الطبيعية وتحت المعاملة بـ NaCl أو PEG، على التوالي. ويشير ذلك إلى أن PZ7 تمثل المنطقة اللبية للمحفز pZmPIS، والتي تمنحه مستوًى عالياً من التعبير الجيني وخاصية الاستحثاث بواسطة NaCl أو PEG. كما عُدّ الجزء الممتد بطول 113 زوج قواعد بين PZ7 وPZ8 (من -467 إلى -355 زوج قواعد) التسلسل الأساسي لاستجابة ZmPIS للمعاملة بـ NaCl أو PEG. وأظهر مقايسة التعبير العابر لـ GUS في أوراق التبغ أن هذا الجزء كان كافياً للاستجابة لإجهاد NaCl أو PEG. وكشف التحليل المعلوماتي الحيوي أن تسلسل الـ 113 زوج قواعد قد يحتوي على عناصر جديدة حاسمة لاستجابة ZmPIS لإجهاد NaCl أو PEG. تعزز هذه النتائج فهمنا لآلية التنظيم النسخي للجين ZmPIS، وتعد شدفة المحفز الموصوفة PZ7 مرشحاً مثالياً لفرط التعبير عن الجينات المستجيبة للجفاف والملوحة بغية تحسين مقاومة المحاصيل.
Reference Key
ezhang2016frontiersidentification Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Hongli eZhang;Jiajia eHou;Pingping eJiang;Shoumei eQi;Changzheng eXu;Qiuxia eHe;Zhaohua eDing;Zhiwu eWang;Kewei eZhang;Kunpeng eLi
Journal phytochemistry letters
Year 2016
DOI
10.3389/fpls.2016.00042
URL
http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fpls.2016.00042/full
Keywords
plant culture soybean abiotic stress promoter transcription factors nicotiana benthamiana rubisco activase

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.