梭梭HaNAC20基因克隆及特性分析

为深入分析HaNAC20转录因子在梭梭抗逆机制中的作用,以梭梭[Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge]HaNAC20转录因子为对象,克隆其编码基因,对其基本理化性质、所属亚族及同源基因进行生物信息学分析,使用qRT-PCR方法对HaNAC20在模拟干旱、高盐、模拟地表高温、IAA、ABA处理下的表达量进行分析,构建表达载体,进行亚细胞定位及转录激活活性分析。结果表明:克隆得到1个编码区全长为822 bp的梭梭NAC转录因子家族基因,命名为HaNAC20(登录号:KU845314),编码273个氨基酸。系统发育树显示HaNAC20属于NAC家族中与非生物胁迫相关的SNAC亚族。核定位信号预测及亚细胞定位结果表明HaNAC20定位于细胞核内。表达量分析结果显示:在模拟干旱、高盐、模拟地表高温、IAA、ABA处理下,HaNAC20表达量均显著上调。转录激活分析结果显示该转录因子C端具有转录激活活性。表明HaNAC20基因在梭梭响应非生物逆境胁迫、提高梭梭抗逆性中发挥重要作用。

梭梭HaNAC12转录因子抗逆功能验证

【目的】验证梭梭NAC转录因子基因(HaNAC12)的抗逆功能,以期解析梭梭响应逆境胁迫的分子机制,为梭梭及其他作物抗逆遗传改良提供理论参考。【方法】通过实时荧光定量PCR对HaNAC12基因在干旱、高盐、ABA处理下的表达模式分析。利用同源重组法、农杆菌介导喷花法、喷洒除草剂等方法构建并筛选HaNAC12转基因拟南芥阳性植株,在不同胁迫处理后测定其与野生型(WT)在萌发率、气孔开度、相对含水量、株高、生长速率和生理指标等方面的差异,并以正常生长的植株为对照,验证HaNAC12基因在拟南芥逆境胁迫下的抗逆功能。【结果】HaNAC12基因相对表达量在干旱胁迫12 h时极显著高于0 h(P<0.01,下同),盐胁迫1 h时极显著高于0 h,ABA处理3和12 h均显著高于0 h(P<0.05,下同)。筛选获得3个高表达量的T3代转基因株系HaNAC12-1、HaNAC12-2和HaNAC12-3。种子干旱胁迫后WT的最终萌发率为45.00%,3个转基因株系的最终萌发率为66.11%~85.00%;种子盐胁迫后WT的最终萌发率为36.42%,3个转基因株系的最终萌发率为49.38%~58.64%。自然干旱和高盐胁迫下WT出现明显的干枯、枯黄现象,而3个转基因株系未出现干枯;自然干旱胁迫下3个转基因株系出现了提前抽薹、早花等生殖发育加速现象,且植株生长速率比WT快。苗期自然干旱胁迫后WT的气孔开度缩小67.54%,3个转基因株系的气孔开度分别缩小了91.08%、83.14%和85.04%,且HaNAC12-1、HaNAC12-2和HaNAC12-3株系的相对含水量显著或极显著高于WT。干旱和盐胁迫后3个转基因株系的丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化氢含量、过氧化氢酶活性均较胁迫前明显上升,其中,脯氨酸含量和过氧化氢酶活性上升幅度较WT大,而丙二醛含量和过氧化氢含量上升幅度较WT小。【结论】拟南芥过表达HaNAC12基因可增强拟南芥在萌发期和苗期对干旱和高盐胁迫的抗性,干旱胁迫可促进拟南芥开花,说明HaNAC12基因可提高转基因拟南芥的抗旱和耐盐性。

绵果荠CBF基因启动子克隆及诱导特性分析

CBF基因不仅是植物CBF抗冷途径的枢纽,而且可以提高植物的抗冷能力。而植物的抗冷能力的提高是由于CBF基因调控下游抗冷基因的表达来实现的。本研究根据前期已克隆得到的绵果荠Ll CBF基因(JQ687132)序列,利用TAIL-PCR方法从新疆早春短命植物绵果荠基因组DNA中分离得到Ll CBF基因编码区上游1 172 bp启动子序列;将该序列连入克隆载体并测序,通过生物信息学分析表明,该序列含TATAbox、CAAT-box等典型的真核生物核心启动子元件,同时具有等逆境响应相关元件。在烟草叶片中的瞬时表达分析,进一步表明,在低温、干旱及盐胁迫诱导下该启动子序列具有驱动GUS报告基因表达的特性。本研究对新疆早春短命植物种质资源的开发利用及丰富作物逆境基因工程诱导启动子资源具有重要的实践意义。