油茶NAC基因鉴定及对干旱胁迫响应分析

【目的】NAC是参与调控植物逆境胁迫反应的一类特异转录因子,在植物应对干旱胁迫中具有重要的调控作用。油茶是南方丘陵山地重要的经济树种,主产区夏季干旱严重影响了油茶生产。研究油茶应对干旱胁迫的响应机制具有重要意义。【方法】为明确油茶NAC基因家族成员并探究其对干旱胁迫响应的表达特征,本研究以油茶全长转录组为参考,通过蛋白序列比对和保守功能域,鉴定了67个CoNAC基因家族成员,进一步明确了各基因的结构、理化性质、系统进化关系、亚细胞定位。基于油茶干旱转录组数据,明确各CoNAC在油茶不同干旱程度和复水下的表达水平,并采用qPCR对CoNAC在不同油茶品种和不同干旱胁迫程度下的表达特征进行验证。【结果】根据系统发育关系,67个CoNAC可分为17个亚类,其中ANAC2亚类最多,有13个成员。亚细胞定位预测表明,大部分CoNAC蛋白都定位在细胞核,少数定位在细胞质、线粒体、叶绿体或细胞外。基于不同干旱程度和复水的转录组高通量测序数据,研究发现CoNAC基因表达模式存在一定差异。其中,在中度和重度干旱胁迫期,CoNAC28、51、52、56、60和61等基因的表达量随着干旱胁迫程度加强而持续增加。复水后,CoNAC28、51、52、56、60和61等基因均无表达或表达呈明显下降趋势。qPCR验证结果显示,在干旱胁迫和复水后,4个候选的CoNAC基因均表现出较为相似的表达趋势,即在干旱处理时表达量均呈显著上调,复水后下调,这与转录组表达谱结果基本相同。而候选CoNAC51和CoNAC52基因的表达趋势在干旱和复水后存在在品种间差异。在耐旱性较弱的长林18中,CoNAC52在干旱胁迫和复水后表现为先下调后上调,而CoNAC51基因表达量呈上升趋势。在相对较耐旱长林53中,2个基因的表达模式均呈现随着干旱胁迫上调,复水后下调。由此说明它们的表达调控在不同油茶品种中对水分的敏感程度不同,不同油茶品种对干旱胁迫的响应机制存在差异。【结论】CoNAC基因表达与油茶抗旱性有关,且CoNAC51和CoNAC52在不同油茶品种的表达模式差异能在一定程度上帮助解析油茶的耐旱机制。本研究为油茶NAC转录因子进一步功能分析奠定了理论基础,为油茶耐旱性的遗传改良提供参考依据。