甜菜抗旱相关NAC转录因子基因的克隆与功能验证

发布时间：2020-08-15 12:20

【摘要】：甜菜(Beta vulgaris L.)是我国北方地区的主要糖料作物和经济作物,北方地区干旱缺水伴随周期性旱灾是制约甜菜产量提高的主要因素。迄今为止,许多植物中与抗旱相关的NAC转录因子的基因已经被克隆并进行相关功能的鉴定,但是对甜菜NAC转录因子家族基因与甜菜抗旱性的相关研究鲜见报道。本研究通过发掘干旱诱导的甜菜NAC转录因子,为阐明甜菜抗旱分子机理和培育抗逆甜菜新材料提供理论依据。主要研究结果如下:1.以NAC保守结构域序列为检索序列对甜菜NAC转录因子家族成员进行搜索鉴定。对甜菜NAC转录因子家族成员进行蛋白质氨基酸组分和理化性质分析、系统进化关系分析、基因染色体定位及蛋白质结构域保守性预测;并通过RNA-seq和qRT-PCR分析甜菜NAC基因在水分胁迫下的表达变化。结果表明:甜菜NAC家族基因共有52个成员,其中50个在9条染色体上不均等分布,2个目前尚未定位;其编码的蛋白所含氨基酸残基数从48到711不等,其中17个为碱性蛋白质,4个为亲水性蛋白质;52个成员可分为2类,Ⅰ类有38个成员,Ⅱ类有14个成员;同类成员有相近的保守元件,而外显子和内含子数目具有高变异性;在水分胁迫下甜菜NAC家族成员中共有23个基因上调表达。2.通过RNA-seq及qRT-PCR分析对甜菜NAC基因家族中的抗旱相关基因,并对其中两个抗旱候选基因进行了克隆。从抗旱甜菜品种HI0466中克隆到Bv_twas和Bv hdfh基因完整的CDS片段,其长度分别为1095 bp和912 bp。Bv_hdth基因CDS区碱基序列与基因组数据一致,而Bv_twas基因CDS区与基因组序列存在9个碱基的差异。3.将Bv_twas和Bv_hdfh在拟南芥中异源过表达,干旱胁迫下,转基因株系根长及侧根数量增加,地上部长势也优于野生型;转基因拟南芥叶片的SOD、CAT活性高于野生型,但POD活性无明显差异;相对电导率则低于野生型,表明Bv_twas和Bv_hdf具有耐旱功能。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2;S566.3
【图文】：

甜菜,条染,基因家族,转录因子

逦－０．６７４逡逑３．１．２甜菜似Ｃ家族基因的染色体定位分析逡逑将５２个价也４Ｃ家族基因进行染色体定位（图２），发现其中的５０个成员逡逑在甜菜９条染色体上均有分布。其中第ＶＩ条染色体上分布基因最多，共有１０逡逑个基因，其次为第Ｉ条和第ＩＶ条染色体，分别分布有８个和９个基因；定位逡逑到第ＩＩ、Ｖ、ＶＩＩＩ条染色体上的基因均为５个；定位到第ＩＸ条染色体上的基逡逑因有４个；在第ＩＩＩ条和第ＶＩＩ条染色体上分布的基因最少，分R%只有两个基逡逑因。有２个基因

系统进化分析,模体,家族

３．邋１．邋３甜菜似Ｃ家族基因的系统发育分析及保守性模体分析逡逑将ＢｖＮＡＣ家族蛋白序列与拟南芥１０５个ＮＡＣ家族蛋白序列用ＮＪ法构建系逡逑统进化树（图３），并根据ＢｖＮＡＣ家族成员与拟南芥ＮＡＣ家族成员的进化关系逡逑将ＢｖＮＡＣ转录因子家族成员进行功能分类。逡逑根据Ｏｏｋａ等ｗ对拟南芥和水稻ＮＡＣ家族系统进化树分组的方法，将甜菜逡逑ＮＡＣ家族按蛋白的ＮＡＣ结构域序列相似性分成两大组，第Ｉ大组又分为１３个逡逑亚家族，第ＩＩ大组分为５个亚家族，其中只有３个亚家族中含有ＢｖＮＡＣ家族逡逑成员（图３）。分入第Ｉ大组第ＩＩ亚家族的ＢｖＮＡＣ家族成员最多，为９个；逡逑而分入第Ｉ大组第Ｉｃ、Ｉｆ、Ｉｇ、Ｉｉ、Ｉｋ、Ｉｍ六个亚家族的ＢｖＮＡＣ成员最少，逡逑均为１个。逡逑对ＢｖＮＡＣ蛋白序列进行保守性模体预测，共得到１３个保守性模体，其中逡逑模体２、４、１、５、６分别代表ＮＡＣ类转录因子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ亚结构域。所有逡逑ＢｖＮＡＣ家族成员均含有３？８个模体，且均含有模体５邋（图４）。根据系统进化逡逑树的分组和保守模体分析可将所有ＢｖＮＡＣ家族成员分成两大组：第Ｉ大组基因逡逑蛋白序列相对保守

干旱胁迫

图６逦家族基因在干旱胁迫条件下的?

【参考文献】