NAC转录因子参与调控竹笋木质化

Genome-wide investigation of the NAC gene family and its potential association with the secondary cell wall in moso bamboo

NAC是植物特有的转录因子家族之一,参与衰老、信号转导以及次生细胞壁合成等多种生物过程,然而关于竹子中NAC转录因子的功能尚不清楚,尤其是与次生细胞壁(SCW)合成相关的NAC更未见报道。本研究在毛竹(Phyllostachys edulis)基因组中鉴定了94个NAC同源基因(PeNACl^PeNAC94)。系统进化树分析表明,毛竹与拟南芥的NAC蛋白共聚类为16个分支,PeNACs分布于11个分支中,其中2个分支中的15个PeNACs与次生细胞壁合成相关。用这15个基因共表达分析,预测出与PeNACs共表达的基因396个,其中包括参与木质素分解代谢和纤维素生物合成的基因分别有16个和55个。qRT-PCR分析表明,随着竹笋高度增加木质化程度加深,15个PeNACs基因的表达均上调,并呈现持续上升及先上升后下降2种趋势,表明这些PeNACs可能参与毛竹笋次生细胞壁合成以及木质化的过程。同时发现,15个PeNACs中有7个PeNACs与7个PeMYBs呈现正向共表达关系,且在毛竹不同高度笋中这些PeMYBs具有与PeNACs相似的表达趋势。另外,在16个PeNACs中发现了miR164的靶点,其中与次生细胞壁合成相关的3个PeNACs在毛竹笋中具有与miR164相反的表达趋势,证明miR164与PeNACs存在调控关系。由此表明,竹笋木质化调控将是一个由miRNA、NAC等转录因子和结构基因构成的复杂调控网络。本研究全面展示了毛竹NAC基因家族的信息及其与竹笋木质化的关系,对于进一步研究PeNACs的功能、揭示竹材材性形成的分子调控机制具有重要意义。