毛竹PeNAC10基因的克隆及功能分析

发布时间：2020-08-26 12:45

【摘要】：毛竹(Phyllostachys edulis)是我国最重要的经济竹种,干旱、盐渍等胁迫不仅影响了毛竹的产量,还限制了它的分布。NAC(NAM,ATAF1/2和CUC)基因家族是植物特有的转录因子家族,也是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育和抗逆等方面都发挥着重要作用。本研究从毛竹NAC基因家族中选取OsNAC10的同源基因PeNAC10进行克隆,并通过转基因手段对其功能进行进一步的探究。主要研究结果如下:1.基于毛竹基因组数据库,鉴定获得152条毛竹NAC基因。与水稻(Oryza sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)NAC氨基酸序列共同构建进化树,共获得25个亚家族。然后,从毛竹NAP亚家族中选择6个成员进行克隆,分别命名为PeNAP-1、PeNAP-2、PeNAP-3、PeNAC10、PeNAC047-1和PeNAC047-2,经鉴定均包含NAM结构域,为典型的NAC转录因子。亚细胞定位证实PeNAP-1、PeNAP-2、PeNAP-3、PeNAC10、PeNAC047-1和PeNAC047-2蛋白都定位在细胞核中。转录激活实验表明,除PeNAP-2和PeNAC10以外,其余均具有转录激活活性。2.运用qRT-PCR分析PeNAP-1、PeNAP-2、PeNAP-3、PeNAC10、PeNAC047-1和PeNAC047-2在不同逆境(高盐、干旱和高温)、不同激素处理下(ABA、MeJA和GA_3)以及不同组织中的表达量,发现这6个基因功能具有一定的保守性,它们均在叶片中表达量最高,且对多种逆境和激素有不同程度响应。3.通过酵母双杂交实验,结果表明PeNAC10与PeNAP-1、PeNAP-2、PeNAP-3、PeNAC10、PeNAC047-1和PeNAC047-2蛋白均有互作。为进一步研究PeNAC10基因功能,将PeNAC10异源转化水稻,并对T2代幼苗进行逆境处理,结果发现,经过高盐(150mmol/L NaCl)和模拟干旱(20%PEG6000)处理9天复水10天后,转基因水稻存活率高于野生型,且转基因水稻的抗氧化酶活(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸和谷胱甘肽还原酶),以及渗透物质含量(脯氨酸和可溶性糖)均显著高于野生型,丙二醛、过氧化氢以及超氧阴离子含量均显著低于野生型。以上结果说明毛竹NAC基因家族成员PeNAC10基因,在非生物胁迫方面具有一定的调控功能,且该基因在水稻中的过表达可以增强水稻的抗盐和耐旱性。本文的研究为阐明毛竹抗逆机制提供了理论依据。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S795.7
【图文】：

毛竹,基因家族,基因结构,系统发育关系

图 2.1 毛竹 NAC 基因家族系统发育关系，基因结构及 motif 组成Figure 2.1 Phylogenetic relationships, gene structure and motif compositons of Phyllostachys edulisNAC genes注：A.毛竹 NAC 基因家族聚类；B.毛竹 NAC 基因家族 motif；C.毛竹 NAC 基因家族基因结构

毛竹,基因组,基因家族,保守性

说明 NAC 基因家族的结构上具有保守性。通过对 NAC 在毛竹基因组上的染色体分布分析可知（图2.2），152 条 NAC 基因被定位到毛竹基因组的 24 条染色体上。2.3

毛竹,基因家族,进化树

10图 2.3 毛竹 NAC 基因家族进化树Figure 2.3 The Phylogenetic tree of Phyllostachys edulis NAC genes2.3.3 毛竹 NAP 亚家族获得毛竹 NAP 亚家族共有成员 10 个，本文从每个进化分支中选取一个基因进行后续实验（图 2.1），分别命名为 PeNAP-1、PeNAP-2、PeNAP-3、PeNAC10、PeNAC047-1、PeNAC047-2，其基本信息如下表（表 2.1）：

【参考文献】