Glycine max L.から同定されたWRKY転写因子遺伝子のメンバーであるGmWRKY40は、Phytophthora sojaeに対する抵抗性を向上させた

GmWRKY40, a member of the WRKY transcription factor genes identified from Glycine max L., enhanced the resistance to Phytophthora sojae.

• Xiaoxia Cui
• Qiang Yan
• Shuping Gan
• Dong Xue
• Haitang Wang
• Han Xing
• Jinming Zhao
• Na Guo

抄録

背景:

WRKY タンパク質は転写因子のスーパーファミリーであり、そのメンバーは、成長、発生、老化、生物学的・生物学的ストレスへの応答などの多様な生理学的プロセスの調節に不可欠な役割を果たしています。しかし、ダイズでは、モデル植物での研究の進展に比べて、WRKY ファミリーの大部分のメンバーの生物学的な役割はまだ十分に理解されていない。

BACKGROUND: The WRKY proteins are a superfamily of transcription factors and members play essential roles in the modulation of diverse physiological processes, such as growth, development, senescence and response to biotic and abiotic stresses. However, the biological roles of the majority of the WRKY family members remains poorly understood in soybean relative to the research progress in model plants.

結果:

本研究では、IIc群WRKY遺伝子であるGmWRKY40を同定し、その特徴を明らかにした。一過性発現解析の結果、GmWRKY40タンパク質は植物細胞の核に位置していることが明らかになった。また、GmWRKY40の発現は、ダイズではフィトフトラ・ソハエに感染した後、またはジャスモネートメチル、エチレン、サリチル酸、アブシジン酸で処理した後に強く誘導された。さらに、GmWRKY40 をサイレンシングしたダイズの有毛根は、空ベクタートランスジェニック根と比較して P.sojae 感染に対する感受性を高めた。さらに、GmWRKY40 の抑制は活性酸素種（ROS）の蓄積を減少させ、いくつかの酸化関連遺伝子の発現を修飾した。酵母を用いた二種混合実験とRNA-seq解析の結果、GmWRKY40は、GmWRKY40のWRKYドメインやジンクフィンガードメインの有無にかかわらず、8種類のJAZタンパク質と相互作用しており、これらのタンパク質間には異なる相互作用パターンが存在することが示唆された。

RESULTS: In this study, we identified and characterized GmWRKY40, which is a group IIc WRKY gene. Transient expression analysis revealed that the GmWRKY40 protein is located in the nucleus of plant cells. Expression of GmWRKY40 was strongly induced in soybean following infection with Phytophthora sojae, or treatment with methyl jasmonate, ethylene, salicylic acid, and abscisic acid. Furthermore, soybean hairy roots silencing GmWRKY40 enhanced susceptibility to P. sojae infection compared with empty vector transgenic roots. Moreover, suppression of GmWRKY40 decreased the accumulation of reactive oxygen species (ROS) and modified the expression of several oxidation-related genes. Yeast two-hybrid experiment combined with RNA-seq analysis showed that GmWRKY40 interacted with 8 JAZ proteins with or without the WRKY domain or zinc-finger domain of GmWRKY40, suggesting there were different interaction patterns among these interacted proteins.

結論:

以上の結果から、GmWRKY40 は、過酸化水素蓄積や JA シグナル伝達経路を調節することにより、ダイズ植物の P.sojae に対する応答を正の調節因子として機能していることが示唆された。

CONCLUSIONS: Collectively, these results suggests that GmWRKY40 functions as a positive regulator in soybean plants response to P. sojae through modulating hydrogen peroxide accumulation and JA signaling pathway.