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Ectopic Overexpression of SlHsfA3, a Heat Stress Transcription Factor from Tomato, Confers Increased Thermotolerance and Salt Hypersensitivity in Germination in Transgenic Arabidopsis.

Published date 2013 Jan 22

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Ectopic Overexpression of SlHsfA3, a Heat Stress Transcription Factor from Tomato, Confers Increased Thermotolerance and Salt Hypersensitivity in Germination in Transgenic Arabidopsis.

SlHsfA3(トマトからの熱ストレス転写制御因子)の異所性過剰発現は、トランスジェニック・シロイヌナズナで進化で増加した熱耐性と塩過敏性を与える。

Published date

2013-01-22

Author

Zhenjun Li, Lili Zhang, Aoxue Wang, Xiangyang Xu, Jingfu Li

Affiliation

College of Horticulture, Northeast Agricultural University, Harbin, Heilongjiang, China.

Abstract

Plant heat stress transcription factors (Hsfs) are the critical components involved in mediating responses to various environmental stressors. However, the detailed roles of many plant Hsfs are far from fully understood. In this study, an Hsf (SlHsfA3) was isolated from the cultivated tomato (Solanum lycopersicum, Sl) and functionally characterized at the genetic and developmental levels. The nucleus-localized SlHsfA3 was basally and ubiquitously expressed in different plant organs. The expression of SlHsfA3 was induced dramatically by heat stress, moderately by high salinity, and slightly by drought, but was not induced by abscisic acid (ABA). The ectopic overexpression of SlHsfA3 conferred increased thermotolerance and late flowering phenotype to transgenic Arabidopsis plants. Moreover, SlHsfA3 played a negative role in controlling seed germination under salt stress. RNA-sequencing data demonstrated that a number of heat shock proteins (Hsps) and stress-associated genes were induced in Arabidopsis plants overexpressing SlHsfA3. A gel shift experiment and transient expression assays in Nicotiana benthamiana leaves demonstrated that SlHsfA3 directly activates the expression of SlHsp26.1-P and SlHsp21.5-ER. Taken together, our results suggest that SlHsfA3 behaves as a typical Hsf to contribute to plant thermotolerance. The late flowering and seed germination phenotypes and the RNA-seq data derived from SlHsfA3 overexpression lines lend more credence to the hypothesis that plant Hsfs participate in diverse physiological and biochemical processes related to adverse conditions.

 

植物熱ストレス転写制御因子(Hsfs)は、さまざまな環境ストレス要因への反応を媒介することに関係している重要な構成要素である。
しかしながら、多くの植物Hsfsの詳細な役割は、決して完全には理解されない。
この研究において、Hsf(SlHsfA3)は栽培されたトマト(トマト、Sl)から分離されて、遺伝子および発達上のレベルで、機能的に特徴づけられた。
核に局地化されたSlHsfA3は、異なる植物臓器で、基底に、そして、偏在して表された。
SlHsfA3の発現は、熱ストレスによって、適度に高い塩分によって、そして、わずかにかんばつ(アブサイシン酸(ABA)によって誘発された)によって劇的に誘発された。
与えられるSlHsfA3の異所性過剰発現は、熱耐性と遅い顕花表現型をトランスジェニック・シロイヌナズナ植物に増やした。
さらに、SlHsfA3は塩ストレスの下で種子発芽を制御することにおいて陰性役割を果たした。
RNA塩基配列決定法データは、多くの熱ショックタンパク質(Hsps)とストレス関連の遺伝子がSlHsfA3を過剰発現させているシロイヌナズナ植物で誘導されることを証明した。
Nicotiana benthamiana葉のゲル易動度シフト実験と一時的な発現分析は、SlHsfA3がSlHsp26.1-PとSlHsp21.5-ERの表示を直接起動させることを証明した。
まとめると、我々の結果は、SlHsfA3が植物熱耐性に寄与する典型的Hsfとしてふるまうことを示唆する。
SlHsfA3過剰発現線に由来する遅い顕花および種子発芽表現型とRNAseqデータは、植物Hsfsが逆条件に関連した多様な生理的および生化学的方法に関与するという仮説に、より多くの信用を添える。


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