转录因子TaNAC025在小麦与小麦条锈菌互作过程中的功能研究

发布时间：2020-09-26 19:48

　　植物特有的NAC转录因子在植物生长、发育及对外界各种生物和非生物因子的胁迫应答中起关键调控作用。明确参与小麦抗病和抗逆反应过程转录因子的生物学功能,对培育抗病和抗逆新品种具有重要的理论和现实指导意义。本研究利用实验室前期鉴定的与受条锈菌侵染表达的TaNAC025,利用病毒介导的基因沉默(BSMV-VIGS)和超量表达技术对TaNAC025在小麦对条锈病抗性过程中的功能开展研究,并采用生物信息学方法鉴定小麦基因组水平上NAC类转录因子,并对与TaNAC025序列具有较高一致性的基因进行了表达谱分析和抗性功能验证,主要研究结果包括:1.基于普通小麦“中国春”的基因组数据(Ensemble release-41)运用隐马尔科夫模型在小麦全基因组搜索NAC类转录因子,获得448个NAC基因,其中185个TaNACs(41.43%)为新鉴定出的NAC类转录因子。分析基因的染色体位置,其中155个TaNACs源于A基因组、141个TaNACs源于B基因组、140个TaNACs源于D基因组。利用MEME程序搜索到10个保守基序,分析了NAC基因的进化特征。利用现有的RNA-seq数据,分析了NAC在小麦与条锈菌互作过程中的表达情况。并选取了34个基因,进一步利用qRT-PCR技术分析基因在条锈菌侵染过程的表达变化。2.TaNAC025属于NAC转录因子家族的NAP亚组,主要在小麦衰老的叶片中表达。小麦接种亲和条锈菌小种或者喷施外源植物激素ABA后TaNAC025的表达水平显著上调。利用BSMV-VIGS技术体系干扰TaNAC025的植株接种条锈菌后,叶片的孢子堆更大、单位面积内的孢子堆数量更多。因此,TaNAC025正调控小麦的条锈病的抗性。利用基因枪方法获得了8个TaNAC025超量表达的T_3代纯合家系材料。接种亲和菌株后,TaNAC025过表达植株的条锈病严重度降低、孢子堆数量减少,即超量表达植株增强了对条锈病的抗性;进一步分析相关基础防卫基因表明,超量表达植株的TaPR1和TaPR3的本底表达水平显著提高,即TaNAC025可能通过SA信号通路提高了小麦对病原菌侵染的抗性。3.利用qRT-PCR方法明确了12个与TaNAC025的序列存在高度的相似性基因在小麦与条锈菌互作中的表达水平,11个基因的表达受条锈菌侵染的诱导,利用BSMV-VIGS技术体系分析发现,在小麦与条锈菌互作过程中起到正调控的作用。
【学位单位】：青海大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.121.42
【部分图文】：

构建植物TF参与调控网络的工作流程

转录因子,结构示意图,基序

学位论文同亚族里的 NAC 转录因子具有不同的基序，不同 C 端的能，因此可以根据同一亚家族已知功能的 NAC 转录因子子的功能。虽然系统进化分析对 NAC 转录因子进行分类信息学手段，结合特异的基序鉴定进行功能预测。但是达特性分析、转基因过表达等实验来验证。

转录因子,蛋白,相互作用,功能冗余

学硕士学位论文第 1 章引的结合位点结合染色质免疫沉淀微阵列分析[33]。由于功能冗余，少数敲体可能包含有用的信息，因此可以结合 RNA 诱导的基因沉默技术[34]和镶（chimeric repressors）沉默技术[35]。除了功能基因组研究外，提高对 NA功能的了解需要进一步研究这些转录因子的分子功能。这需要详细检蛋白与 DNA 和其他蛋白的相互作用。研究蛋白与蛋白的相互作用，包括蛋白、RING 蛋白和 TCP 转录因子等。可以为植物防御过程、调节蛋白解和植物生长发育提供重要的信息。此外，NAC 蛋白激活域相互作用转也非常有意义。NAC 蛋白在其他转录因子的上游和下游都可以起作用。一个 NAC 蛋白研究的基本目标是阐明转录因子网络的复杂性。

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