与蒙古冰草抗旱相关的NAC转录因子生物信息学及其表达分析
2021-07-05范菠菠张学峰马艳红
范菠菠, 张学峰, 于 卓, 赵 彦, 马艳红*
(1. 内蒙古农业大学农学院, 内蒙古 呼和浩特 010019; 2. 内蒙古农业大学草原与资源环境学院, 内蒙古 呼和浩特 010018)
转录因子(Transcription Factors,TF)在植物抗非生物逆境中起关键作用,主要的TF家族有WKRY,bZIP,MYB,BHLH,NAC等[1-2]。其中NAC家族是植物特有的、最大的TF家族之一,具有独特的结构特征,其NAM结构域由N端150个左右的氨基酸残基组成,含有5个亚结构域A—E[3-5],其中A,C,D子域具有高度保守性,B,E子域有较大可变性,使NAC转录因子表现出多种调节功能。首个NAC基因在矮牵牛(PetuniahybridaVilm)中被发现[6],随后在拟南芥(Arabidopsisthaliana)中发现了ATAF1/2和CUC2基因[7],之后NAC基因在许多其他物种中被检测到。目前,植物转录因子数据库PlantTFDB(2021年3月17日)中收录了19 997个NAC转录因子,其中拟南芥138个、粳稻(Oryzasativasubsp.japonica)170个、籼稻(Oryzasativasubsp.indica)158个、小麦(Triticumaestivum)263个、大豆(Glycinemax)269个,NAC转录因子广泛参与植物的生长发育、逆境胁迫响应[8-13]。在干旱胁迫处理葡萄(Vitisvinifera)砧木后,qRT-PCR分析表明VvNAC8,VvNAC17,VvNAC18,VvNAC26,VvNAC40,VvNAC8,VvNAC56共7个基因与抗旱相关[12]。对甘薯(IpomoeabatatasLam.)的IbNAC72基因研究发现,干旱处理的转基因烟草根系会更加发达[14]。在干旱环境中水稻SNAC1基因的表达可提高22%~34%的结实率[8]。水稻ONAC066在干旱中起正向调控作用[15]。小黑麦(TriticosecaleWittmack)的TwNAC01基因在抗旱应激反应中起重要作用[16]。拟南芥的ANAC069[17]、水稻的ONAC095在干旱胁迫中起负调控作用[18]。水稻的OsNAC006[19],OsNAC14[20],大豆的GmNAC8[21],GmNAC019[22],GmNAC109[23]基因都对干旱胁迫有调控作用。
目前,影响植物生长发育的非生物逆境因素中干旱占首位,是造成作物产量大幅下降的主要逆境因素[24]。蒙古冰草(AgropyronmongolicumKeng)是耐旱性强的二倍体禾本科多年生牧草,具有作物遗传改良的优异抗旱基因资源[25-26]。NAC转录因子在作物干旱逆境胁迫响应中发挥重要作用,但蒙古冰草抗旱相关的NAC转录因子的研究尚属空白。……
