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毛果杨NAC128基因在次生壁形成中的功能*

2021-01-05陈金焕侯景丫姜玉松邢海涛

林业科学 2020年11期

李 媛 陈金焕 金 曌 侯景丫 姜玉松 邢海涛

(1. 重庆文理学院 经济植物生物技术重庆市重点实验室 重庆 402168;2. 北京林业大学 林木分子育种高精尖创新中心 北京 100083)

木材是木本植物最重要的可再生资源,不仅广泛用于建筑、家具生产和造纸业,而且是生物质能源的重要来源。次生壁是木材的主要成分,主要由木质素、纤维素、半纤维素以及少量的结构蛋白和酶构成。次生壁的积累由次生壁组分合成基因和转录因子共同调控(Taylor-Teeplesetal., 2015)。因此,解析次生壁物质形成中的关键调控因子及其作用机制,可为利用分子生物学手段提高木材的生长速率和产量,改良木材品质提供理论基础。

转录因子是一类重要的调控因子,一般通过结合特异的顺式作用元件从而激活或抑制下游基因的转录,从而参与植物的生长发育和抗性响应等生物学过程。NAC (NAM, ATAF1/2 和CUC2)是植物特有的且最大的转录因子家族之一。随着高通量测序技术的发展,越来越多的植物NAC基因被发掘和鉴定,在拟南芥(Arabidopsisthaliana)、水稻(Oryzasativa)、大豆(Glycinemax)、毛果杨(Populustrichocarpa)和毛竹(Phyllostachysedulis)中分别鉴定出117、151、152、163、93个NAC家族成员(Nuruzzamanetal., 2010; Huetal., 2010; Sunetal., 2018; Shanetal., 2019)。NAC 转录因子在 N 端含有1个约160个氨基酸残基大小的保守区域,该保守区域被进一步细分为 A、B、C、D、E 5个亚结构域,亚结构域C、D序列中含有核定位信号, 可能与转录因子核定位及启动子上特定顺式元件的识别有关(Aidaetal.,1997; Ookaetal., 2003); 高度变异的C端序列存在转录调控域,激活或抑制靶基因的转录,C端序列的多变与NAC蛋白功能的多样化密切相关(Duvaletal., 2002; Hegedusetal., 2003; Jensenetal., 2010)。

在植物中,NAC转录因子参与调控植物的生长发育和激素信号转导(Parketal., 2011; Wangetal., 2015; Kimetal., 2016),同时也参与植物各类生物和非生物胁迫应答过程(孙利军等, 2012)。……

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