黄瓜番茄NAC转录因子鉴定及在逆境应答和果实发育中的功能初步分析
发布时间：2020-10-18 06:31
NAC(no apical meristem[NAM]、Arabidopsis transcription activation factor[ATAF]及cup-shaped cotyledon[CUC])蛋白属于植物特有的一类转录因子家族,在植物生长发育和非生物胁迫抗性及信号转导中起到了重要的作用。目前,关于NAC转录因子在黄瓜非生物胁迫响应中的作用研究罕有报道;另外,尽管有研究表明NAC在番茄果实成熟过程中起到了重要作用,但是NAC是否调控了番茄果实成熟过程中的细胞壁降解和Vc合成,及其作用机理尚不明确。本研究以黄瓜番茄为材料,通过RNA-Seq技术及序列比对,对NAC转录因子进行了鉴定,取得主要结果如下:(1)黄瓜中的NAC基因响应氮缺乏。RNA-Seq结合GO、KEGG、蛋白互作等的生物信息学手段,发现了五个NAC基因对氮缺乏产生应答。共表达分析表明NAC转录因子可能调节了细胞壁重构。(2)黄瓜中共鉴定出82个CsNAC基因。本研究通过生物信息学的方法深入分析了NAC基因在黄瓜全基因组中的特点。全基因组注释共鉴定出82个具有高可信度的CsNAC基因,系统发育分析表明这些CsNAC基因聚类到13个亚组中,并且不均匀地分布在黄瓜7条染色体上。CsNAC与拟南芥和水稻NAC基因的系统发育分析表明,这三个物种中的NAC基因聚类到12个亚族中,且不同亚族内的NAC具有相同或者相似的功能。(3)探索得到CsNAC基因的组织特异性及响应非生物胁迫和激素的表达谱。通过RT-qPCR对82个具有高可信度的CsNAC基因进行正常条件和胁迫及激素处理条件下的表达分析。结果表明,在正常生长条件下,CsNAC基因在10个黄瓜组织中表现出不同的组织特异性表达模式。其中13个基因(16%)和28个基因(34%)分别在黄瓜根和花器官中偏好表达。除此之外,相比于其它胁迫,CsNAC基因对高盐胁迫更为敏感,然而对营养缺乏的响应相对迅速而且短暂。八个CsNAC基因受到多种非生物胁迫或激素处理的诱导而显著上调表达。(4)SlNAC05g能够激活果胶裂解酶SlPE02的转录,从而调控番茄果实成熟过程中的果实软化和Vc合成。本研究以肉质果实生物学的模式植物-番茄为试验材料,RT-qPCR试验结果表明NAC基因SlNAC04g和SlNAC05g以及果胶裂解酶基因SlPE02和SlPE07的表达量随着果实成熟而显著上调;而且烟草双荧光激活实验表明SlNAC05g能够极显著地激活SlPE02的转录;并且亚细胞定位明确SlNAC05g定位于细胞核中。另外,随着成熟,番茄果实中的总抗血酸含量逐渐升高。因此,我们推测在番茄果实成熟过程中,SlNAC05g通过调控果胶裂解酶SlPE02的转录而加速细胞壁中果胶的酶解,从而促进了细胞壁的降解,为Vc的合成提供了原料。综上,研究结果为进一步研究这两种蔬菜作物中NAC转录因子在非生物逆境胁迫应答和果实发育中的功能研究奠定了基础。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S642.2;S641.2
【部分图文】：
表 1.1 不同物种中的 NAC 数量Table 1.1 Number of NAC in different speciesPlant Species NO. of NAC ReferencesArabidopsis 117 Nuruzzaman et al., 2010Rice 151 Nuruzzaman et al., 2010Populus 163 Hu et al., 2010bSoybean 152 Le et al., 2011Tabacco 152 Rushton et al., 2008Potato 136 Singh et al., 2013录因子的 NAM 结构域位于 N 端，可以分为 5 个亚结构域（A 到 E），也（DNA-binding domain，DBD），这个结合域包含 60 个氨基酸，这些氨基角-螺旋的结构模体 (Duval et al., 2002; Ooka et al., 2003)；而在 C 端包含ional activation region，TAR），这部分的序列变化多样（图 1.1）。NAC 保nuclear localization signal sequence，NLS）位于 N 端 NAM 结构域的 D 亚
structure.长发育中的作用的生长发育进程，比如顶端分生组织的形成、根的器官的发育 (Aida et al., 2002; Hendelman et al., r et al., 1996; Willemsen et al., 2008)、激素信号转导 (Guo and Gan, 2006; Lee et al., 2012)、果实成熟 (Zhu el., 2006)等。的形成、胚胎及花器官的发育差异首次揭示了 NAC 基因家族在植物生物学中的和原基的边界细胞内表达，大多数矮牵牛（Petunia×h顶端分生组织，植株在幼苗期死亡。这些突变体幼苗分生组织，这些植株的花器官也会异常生长。以上结器官的形成（Souer et al., 1996）。NAM 是第一个被描HAPED COTYLEDON 2）基因也被挖掘（Aida et al., 1
博士学位论文 ng et al., 1996)。在胚胎顶端分生组织形成过程中，CUC1 和 CUC2 调999)。此外，CUC1 过表达能够通过调控 STM 表达来诱导子叶产生不定ada et al., 2001)。Hibara 等（2003）研究了 CUC1 和 AS1（ASYMMET传互作关系，AS1 和 AS2 在顶端分生组织形成过程中也具有重要作结果表明，CUC1 也能够通过不依赖于 STM 的途径来促进顶端分生组1 和 AS2 的负调控（图 1.3）。AS1 编码一个 MYB（myeloblastosis）转录从这一个有关 NAC 基因功能的例子可以明显看出，研究 NAC 蛋白在于阐明转录因子的作用网络。
本文编号：2845936
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S642.2;S641.2
【部分图文】：
表 1.1 不同物种中的 NAC 数量Table 1.1 Number of NAC in different speciesPlant Species NO. of NAC ReferencesArabidopsis 117 Nuruzzaman et al., 2010Rice 151 Nuruzzaman et al., 2010Populus 163 Hu et al., 2010bSoybean 152 Le et al., 2011Tabacco 152 Rushton et al., 2008Potato 136 Singh et al., 2013录因子的 NAM 结构域位于 N 端，可以分为 5 个亚结构域（A 到 E），也（DNA-binding domain，DBD），这个结合域包含 60 个氨基酸，这些氨基角-螺旋的结构模体 (Duval et al., 2002; Ooka et al., 2003)；而在 C 端包含ional activation region，TAR），这部分的序列变化多样（图 1.1）。NAC 保nuclear localization signal sequence，NLS）位于 N 端 NAM 结构域的 D 亚
structure.长发育中的作用的生长发育进程，比如顶端分生组织的形成、根的器官的发育 (Aida et al., 2002; Hendelman et al., r et al., 1996; Willemsen et al., 2008)、激素信号转导 (Guo and Gan, 2006; Lee et al., 2012)、果实成熟 (Zhu el., 2006)等。的形成、胚胎及花器官的发育差异首次揭示了 NAC 基因家族在植物生物学中的和原基的边界细胞内表达，大多数矮牵牛（Petunia×h顶端分生组织，植株在幼苗期死亡。这些突变体幼苗分生组织，这些植株的花器官也会异常生长。以上结器官的形成（Souer et al., 1996）。NAM 是第一个被描HAPED COTYLEDON 2）基因也被挖掘（Aida et al., 1
博士学位论文 ng et al., 1996)。在胚胎顶端分生组织形成过程中，CUC1 和 CUC2 调999)。此外，CUC1 过表达能够通过调控 STM 表达来诱导子叶产生不定ada et al., 2001)。Hibara 等（2003）研究了 CUC1 和 AS1（ASYMMET传互作关系，AS1 和 AS2 在顶端分生组织形成过程中也具有重要作结果表明，CUC1 也能够通过不依赖于 STM 的途径来促进顶端分生组1 和 AS2 的负调控（图 1.3）。AS1 编码一个 MYB（myeloblastosis）转录从这一个有关 NAC 基因功能的例子可以明显看出，研究 NAC 蛋白在于阐明转录因子的作用网络。
本文编号：2845936
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