Bx1 бензоксазин1 - Bx1 benzoxazin1

Функция Кукуруза ген для первого шага в биосинтезе бензоксазин, который помогает противостоять насекомым-вредителям, патогенным грибам и бактериям.

Первый отчет Гамильтон 1964,[1] как мутант, чувствительный к гербициду атразин и отсутствие бензоксазиноидов (менее 1% немутантных растений).

Молекулярная характеристика показывает, что белок BX1 является гомолог к альфа-субъединице триптофансинтаза. Эталонный мутант аллель имеет делецию размером около 900 п.н., расположенную на 5'-конце и включает последовательность перед сайтом начала транскрипции и первым экзон. Дополнительные аллели даются Му транспозон вставка в четвертый экзон (Frey et al. 1997[2] ) и Ds транспозон вставка в генетический фон инбредной линии кукурузы W22 (Бециашвили и др., 2014[3]). Последовательность гена Анализ разнообразия был выполнен для 281 инбредной линии кукурузы, и результаты показывают, что bx1 отвечает за большую часть естественных вариаций в синтезе DIMBOA (бензоксазиноидного соединения) (Butron et al. 2010).[4] Генетическая изменчивость содержания бензоксазиноидов влияет на устойчивость кукурузы к нескольким насекомым-вредителям (Meihls et al 2013;[5] МакМаллен и др., 2009 г.[6]).

карта место расположения

AB транслокация хромосомы анализирует место на коротком плече хромосома 4 (4S; Симкокс и Вебер, 1985 г.[7] ). Существует тесная связь с другими генами в бензоксазиноидный синтез путь [bx2, bx3, bx4, bx5 Frey et al. 1995,[8] 1997[2] ). Ген bx1 это 2490 бп из bx2 (Фрей и др., 1997 г.[2] ); между umc123 и agrc94 на 4S (Мелансон и др., 1997[9] ). Картография зонды: ССР p-umc1022 (Шаропова и др., 2002[10] ); Overgo (зонд с физической картой) PCO06449 (Gardiner et al. 2004[11] ).

Фенотипы

Мутанты жизнеспособны, но их можно отличить от нормальных растений по окрашиванию FeCl3: растения, способные синтезировать бензоксиноиды, имеют бледно-голубой цвет при измельчении и обработке растворами FeCl3 (Hamilton 1964,[1] Симкокс 1993[12] ). Мутации в bx1 ген снижения устойчивости до первого поколения Кукурузный мотылек европейский (Остриния нубилалис), присуждаемый бензоксазиноиды (Клун и др., 1970 [13]). Bx1 мутантная кукуруза откладывала меньше каллозы в ответ на хитозан выявление, чем изогенные растения дикого типа (Ahmad et al. 2011 [14]). Генетическое картирование с использованием рекомбинантные инбредные линии полученные из инбредных линий кукурузы B73 и Mo17, показали, что 3,9 т.п.н. цис-регуляторный элемент который расположен примерно в 140 кб перед Bx1 вызывает высший 2,4-дигидрокси-7-метокси-1,4-бензоксазин-3-он (DIMBOA ) накопление в Mo17, чем в проростках B73 (Zheng et al., 2015 [15]). Эта генетическая изменчивость также связана с высшей кукурузной листовой тлей (Rhopalosiphum maidis ) размножение на B73 по сравнению с проростками кукурузы Mo17 (Бециашвили и др., 2014 [3]). Относительно инбредной линии кукурузы W22, Bx1 ::Ds мутантные растения кукурузы более чувствительны к кукурузной листовой тле (Rhopalosiphum maidis ) (Бециашвили и др., 2014 г.[3]) и совка совка (Spodoptera exigua ) (Tzin et al.2017 г. [16]). Сильно локализованная индукция накопления бензоксазиноидов в ответ на листовую червь египетского хлопка (Spodoptera littoralis ) откорм кукурузы отменен bx1 мутант (Maag et al., 2016 [17]).

Генный продукт

Катализирует первый шаг в синтез из DIMBOA, формируя индол из индол-3-глицеринфосфата. В фермент называется индол-3-глицеринфосфатлиаза, хлоропласт, EC 4.1.2.8 и находится в хлоропласт. В Рентгеновская структура белка BX1 была определена и сравнивалась с бактериальным TSA (триптофансинтаза альфа-субъединица, Кулик и др. 2005).[18] Три гомологи BX1 белок встречаются в кукурузе. Один кодируется геном tsa1, триптофансинтаза альфа1(Frey et al. 1997,[2] Мелансон и др. 1997 г.[9] ), на хромосоме 7, другой - igl1, индол-3-глицеринфосфатлиаза1(Frey et al. 1997,[2] на хромосоме 1, а другой - цах1, 'TSA like "и расположен рядом с bx1 ген (Frey et al., 1997.[2] ).

Ссылки

Рекомендации

  1. ^ а б Гамильтон, Р. Х. (1964). «Мутант кукурузы с дефицитом 2,4-дигидрокси-7-метокси-1,4-бензоксазин-3-она с измененной толерантностью к атразину». Сорняки. 12 (1): 27–30. Дои:10.2307/4040633. JSTOR  4040633.
  2. ^ а б c d е ж Фрей, М; Chomet, P; Glawischnig, E; Стеттнер, К; Grün, S; Винклмайр, А; Айзенрайх, Вт; Бахер, А; Мили, РБ; Бриггс, ИП; Simcox, K; Gierl, A (1 августа 1997 г.). «Анализ механизма химической защиты растений в травах». Наука. 277 (5326): 696–9. Дои:10.1126 / science.277.5326.696. PMID  9235894.
  3. ^ а б c Бециашвили, М .; Ахерн, К. Р .; Джандер, Г. (2015). «Аддитивные эффекты двух локусов количественных признаков, которые придают устойчивость Rhopalosiphum maidis (кукурузная листовая тля) у инбредной линии кукурузы Mo17». Журнал экспериментальной ботаники. 66 (2): 571–578. Дои:10.1093 / jxb / eru379. ISSN  0022-0957. ЧВК  4286405. PMID  25249072.
  4. ^ Бутрон, А; Чен, YC; Rottinghaus, GE; Макмаллен, доктор медицины (февраль 2010 г.). «Генетическая изменчивость в bx1 контролирует содержание DIMBOA в кукурузе» (PDF). ТЕГ. Теоретическая и прикладная генетика. Theoretische und Angewandte Genetik. 120 (4): 721–34. Дои:10.1007 / s00122-009-1192-1. HDL:10261/24875. PMID  19911162.
  5. ^ Meihls, L.N .; Kaur, H .; Джандер, Г. (2012). «Естественные различия в защите кукурузы от насекомых-травоядных». Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии. 77: 269–283. Дои:10.1101 / sqb.2012.77.014662. ISSN  0091-7451. PMID  23223408.
  6. ^ Макмаллен, Майкл Д .; Фрей, Моника; Дегенхардт, Йорг (2009), Беннетцен, Джефф Л .; Хейк, Сара С. (ред.), "Генетика и биохимия устойчивости кукурузы к насекомым", Справочник по кукурузе: ее биология, Springer New York, стр. 271–289, Дои:10.1007/978-0-387-79418-1_14, ISBN  9780387794174
  7. ^ Simcox, K.D .; Вебер, Д. Ф. (1985). «Расположение бензоксазинового (bx) локуса в кукурузе с помощью моносомных и транслокационных анализов B-A1». Растениеводство. 25 (5): 827. Дои:10.2135 / сельскохозяйственных культурci1985.0011183X002500050024x.
  8. ^ Фрей, М; Клим, Р; Saedler, H; Gierl, A (6 января 1995 г.). «Экспрессия семейства генов цитохрома P450 в кукурузе». Молекулярная и общая генетика: MGG. 246 (1): 100–9. Дои:10.1007 / bf00290138. PMID  7823905.
  9. ^ а б Мелансон, Д. Чилтон, Мэриленд; Мастерс-Мур, Д; Чилтон, штат Вашингтон (25 ноября 1997 г.). «Делеция в гене индолсинтазы отвечает за DIMBOA-дефицитный фенотип кукурузы bxbx». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 94 (24): 13345–50. Дои:10.1073 / пнас.94.24.13345. ЧВК  24311. PMID  9371848.
  10. ^ Шаропова, Н; Макмаллен, доктор медицины; Шульц, Л; Шредер, S; Санчес-Вилледа, H; Гардинер, Дж; Bergstrom, D; Houchins, K; Мелия-Хэнкок, S; Мушкет, Т; Дуру, Н; Polacco, M; Эдвардс, К; Ерш, Т; Регистр, JC; Брауэр, К; Томпсон, Р. Веласко, Р. Подбородок, E; Ли, М; Вудман-Кликеман, Вт; Лонг, MJ; Liscum, E; Конус, К; Дэвис, G; Коу Э. Х. младший (март – апрель 2002 г.). «Разработка и картографирование SSR-маркеров для кукурузы». Молекулярная биология растений. 48 (5–6): 463–81. Дои:10.1023 / а: 1014868625533. PMID  12004892.
  11. ^ Гардинер, Дж; Шредер, S; Polacco, ML; Санчес-Вилледа, H; Клык, Z; Морганте, М. Landewe, T; Фенглер, К; Useche, F; Ханафей, М; Тинги, S; Чжоу, H; Крыло, R; Содерлунд, К; Коу EH, младший (апрель 2004 г.). «Закрепление 9371 генов, экспрессированных кукурузой, меченых последовательностью, на бактериальной искусственной карте контигов хромосом путем двумерной гибридизации». Физиология растений. 134 (4): 1317–26. Дои:10.1104 / стр.103.034538. ЧВК  419808. PMID  15020742.
  12. ^ Simcox, KD (1993). «Скрининг больших популяций на рецессивные генотипы bx1; вариант анализа кабачка на кончике корня FeCl3». Информационный бюллетень сотрудничества в области генетики кукурузы. 67: 116. Получено 24 декабря, 2013.
  13. ^ Klun, Jerome A .; Guthrie, W. D .; Hallauer, Arnel R .; Рассел, У. А. (1970). «Генетическая природа концентрации 2,4-дигидрокси-7-метокси 2H-1,4-бензоксазин-3 (4H) -она и устойчивость к европейскому кукурузному мотыльку в диаллельном наборе из одиннадцати инбредов кукурузы1». Растениеводство. 10 (1): 87. Дои:10.2135 / сельскохозяйственных культурci1970.0011183X001000010032x. ISSN  0011-183X.
  14. ^ Ахмад, Шакур; Вейрат, Натали; Гордон-Уикс, Рут; Чжан, Юхуа; Мартин, Джанет; Умный, Лесли; Глаузер, Гаэтан; Эрб, Маттиас; Флоорс, Виктор (2011). «Метаболиты бензоксазиноидов регулируют врожденный иммунитет против тли и грибков кукурузы». Физиология растений. 157 (1): 317–327. Дои:10.1104 / стр.111.180224. ISSN  0032-0889. ЧВК  3165881. PMID  21730199.
  15. ^ Чжэн, Линьлинь; Макмаллен, Майкл Д .; Бауэр, Ева; Шен, Крис-Кэролин; Gierl, Alfons; Фрей, Моника (2015). «Длительная экспрессия сигнатурного фермента BX1 связана с горячей точкой рекомбинации в кластере бензоксазиноидных генов у Zea mays». Журнал экспериментальной ботаники. 66 (13): 3917–3930. Дои:10.1093 / jxb / erv192. ISSN  1460-2431. ЧВК  4473990. PMID  25969552.
  16. ^ Цин, Веред; Ходжо, Юко; Стриклер, Сьюзан Р.; Барч, Ли Дж; Арчер, Каир М; Ахерн, Кевин Р.; Чжоу, Шаоцюнь; Кристенсен, Шон А; Галис, Иван (2017). «Быстрые защитные реакции в листьях кукурузы, вызванные питанием гусениц Spodoptera exigua». Журнал экспериментальной ботаники. 68 (16): 4709–4723. Дои:10.1093 / jxb / erx274. ISSN  0022-0957. ЧВК  5853842. PMID  28981781.
  17. ^ Мааг, Даниэль; Кёлер, Анджела; Роберт, Кристель А.М.; Фрей, Моника; Вольфендер, Жан-Люк; Терлингс, Тед С.Дж .; Глаузер, Гаэтан; Эрб, Маттиас (2016). «Сильно локализованная и стойкая индукция Bx1-зависимых факторов устойчивости травоядных животных у кукурузы». Журнал растений. 88 (6): 976–991. Дои:10.1111 / tpj.13308. PMID  27538820.
  18. ^ Кулик, В; Hartmann, E; Weyand, M; Фрей, М; Gierl, A; Никс, Д; Данн, MF; Schlichting, I (23 сентября 2005 г.). «На структурной основе каталитического механизма и регуляции альфа-субъединицы триптофансинтазы (TSA) из Salmonella typhimurium и BX1 из кукурузы, двух эволюционно связанных ферментов». Журнал молекулярной биологии. 352 (3): 608–20. Дои:10.1016 / j.jmb.2005.07.014. PMID  16120446.