桃基因 PpNAC 的鉴定及其在不同发育时期的表达分析

【目的】鉴定影响桃果实成熟的PpNAC基因,并分析其在桃果实不同发育时期的表达量变化,为解析桃果实成熟的分子机制奠定基础。【方法】通过对桃不同组织部位的转录组分析,从115个PpNAC基因家族成员中筛选在果实中特异表达的PpNAC基因,进一步进行生物信息学分析、蛋白互作分析和表达分析,筛选可能影响桃果实成熟的PpNAC基因。【结果】筛选到16个在桃果实中高表达的PpNAC基因,其在桃的8条染色体上都有分布,蛋白相对分子质量和等电点差异较大。基因编码区均含有NAM保守结构域和motif1~6,含有3~8个外显子,2~7个内含子,启动子中脱落酸响应元件和茉莉酸响应元件相对较多。此外,通过与已报道成熟相关NAC蛋白PpNAC1的互作筛选,得到4个与PpNAC1互作的PpNAC蛋白。进一步的表达分析表明,这4个PpNAC基因在果实成熟起始期和成熟后期表达量达到最高。【结论】PpNAC基因可能参与调控桃果实成熟。

紫花苜蓿耐盐性相关NAC转录因子的挖掘及表达分析

NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)是植物特有的一类转录因子家族,可调控植物响应盐胁迫。本研究基于盐胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)耐盐品种GIB和盐敏感品种LS根和叶的转录组数据,通过生物信息学方法筛选出17个差异表达的MsNAC转录因子家族成员,并对其序列特征、系统进化、顺式作用元件及盐胁迫下的表达模式等进行分析。结果显示,17个MsNACs均具有NAC典型的NAM结构域,且蛋白结构相似。系统进化分析将17个MsNACs分成8个亚族,各亚组成员具有高度相似的保守基序。顺式作用元件分析发现,有15个MsNACs具有ABA响应顺式元件ABRE。转录组数据表达模式分析与RT-qPCR验证结果显示MsNAC1,MsNAC2,MsNAC35,MsJUB1和MsNAC40基因在盐处理下GIB叶中上调表达,在LS叶中下调或者未发生变化,推测这些基因参与调控紫花苜蓿的耐盐反应。本研究为进一步研究紫花苜蓿NAC转录因子响应盐胁迫功能提供参考依据。

沉默NAC-1基因对人卵巢癌耐药细胞株SKOV3/DDP裸鼠移植瘤化疗敏感的影响

目的:探讨核转录因子NAC-1基因沉默对人卵巢癌耐药细胞株SKOV3/DDP裸鼠移植瘤化疗敏感性的影响。方法:采用LV4-LUC-GFP慢病毒转染建立NAC-1基因沉默SKOV3/DDP细胞株,将细胞接种到免疫缺陷小鼠皮下,建立人卵巢癌耐药细胞株SKOV3/DDP裸鼠移植瘤模型,给予顺铂化疗,比较NAC-1基因沉默对SKOV3/DDP在裸鼠体内增殖的影响。取肿瘤组织进行转录组测序,利用Illumina平台进行转录组mRNA测序,筛选差异表达基因,并进行GO和KEGG功能注释和富集分析,揭示NAC-1基因影响移植瘤化疗敏感的可能分子机制。使用STRING数据库构建DEGs编码蛋白互作网络,筛选MCC算法、Degree算法、Closeness算法3种算法共有基因作为关键基因,使用Metascape网站在线分析这些共同基因的基因功能。结果:与对照组相比,抑制NAC-1基因后裸鼠皮下肿瘤体积变小,重量减轻,差异有统计学意义(P<0.05)。转录组学分析显示,抑制NAC-1基因导致肿瘤组织中460个基因显著下调,568个基因显著上调。差异基因(DEGs)在多项GO富集类别中具有显著差异,如细胞代谢、有丝分裂、坏死、炎症、信号传递等。KEGG功能富集结果显示,NAC-1基因沉默可能影响了细胞因子-细胞因子受体相互作用、白细胞跨内皮迁移、神经活性配体-受体相互作用、细胞黏附分子、坏死、ECM受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、NF-κB信号通路等。筛选获得的关键基因主要富集在白细胞介素的信号传导、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)通路、炎症反应等通路。结论:抑制NAC-1基因能提高人卵巢癌耐药细胞株SKOV3/DDP化疗敏感性,其可能通过多个信号通路影响肿瘤细胞的代谢、增殖、死亡、炎症反应等。

茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9鉴定及其对非生物胁迫的响应

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转录因子家族基因CsNAC79和CsNAC9,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR检测CsNAC79和CsNAC9在茶树6种非生物胁迫下的相对表达量。【结果】(1)CsNAC79和CsNAC9分别编码409个和282个氨基酸,且分别在15—150氨基酸位点、11—134氨基酸位点含有NAC家族成员典型的NAM保守结构域。(2)CsNAC79蛋白与中华猕猴桃、柿、洋蓟亲缘关系较近,CsNAC9蛋白与桃、荔枝、榴莲亲缘关系较近;2个NAC转录因子均是亲水性蛋白,皆不含信号肽和跨膜结构;CsNAC79和CsNAC9的启动子区域都含有非生物胁迫响应元件;蛋白质空间结构分析显示,CsNAC79和CsNAC9蛋白主要是由不规则卷曲和α-螺旋组成。(3)表达分析表明:CsNAC79和CsNAC9基因在6种不同非生物胁迫下均上调表达。【结论】茶树CsNAC79和CsNAC9基因响应多种非生物胁迫。

The NAC transcription factor LuNAC61 negatively regulates fiber development in flax (Linum usitatissimum L.)

Flax is a crucial fiber crop that exhibits excellent textile properties and serves as a model plant for investigating phloem fiber development. The regulation of multiple genes significantly influences fiber development, notably involving NAC(NAM, ATAF1/2, CUC2) transcription factors in forming the fiber secondary cell wall(SCW).Overexpression of LuNAC61 in flax resulted in sparse top meristematic zone leaves and significantly reduced stem cellulose content. Scanning electron microscopy and staining observations revealed a significant reduction in fiber bundles. β-Glucuronidase(GUS) staining analysis demonstrated high activity of the LuNAC61 promoter in the bast fibers of the flax stem. Additionally, several members of the LuPLATZ and LuCesA families exhibited significant coexpression with LuNAC61. Subcellular localization indicated the presence of LuPLATZ24 protein in the nucleus and cytoplasm, LuNAC61 protein exclusively in the nucleus, and LuCesA10 in the nucleus and endoplasmic reticulum. LuPLATZ24 positively regulates LuNAC61, whereas LuNAC61 negatively affects LuCesA10, suggesting the involvement of a metabolic network in regulating flax fiber development. In conclusion, this study provides a critical opportunity for a comprehensive and in-depth analysis of the mechanisms governing flax fiber development and the potential use of biotechnology to enhance flax fiber yield.

甘蔗割手密种NAC转录因子ATAF亚家族鉴定及栽培品种ScNAC2基因的功能分析

NAC (NAM, ATAF和CUC)是陆生植物特有的转录因子家族,包含18个亚家族,其中ATAF亚家族成员广泛参与生物和非生物胁迫应答过程。本研究基于甘蔗割手密种基因组数据和栽培品种ROC22的cDNA文库,首先,通过比较基因组学方法,对ATAF亚家族成员进行鉴定、蛋白多序列比对、系统进化分析及启动子区域顺式作用元件预测;其次,从甘蔗栽培品种克隆获得割手密种ATAF亚家族成员SsNAC2的同源基因ScNAC2,在生物信息学分析基础上,采用qRT-PCR技术分析该基因的组织特异性表达模式,及其在不同外源胁迫下的表达特性;最后,对ScNAC2基因的编码蛋白进行亚细胞定位和转录激活活性试验。结果表明,一共鉴定到6个ATAF亚家族成员,开放读阅读框在889~1017bp之间,相对分子量介于32.067~35.819kD之间,理论等电点分布在5.09~8.92之间,所有成员的编码蛋白被预测均定位于细胞核上。这些基因的Ka/Ks比值均小于1,表明纯化选择在进化过程中起重要作用。蛋白的氨基酸序列比对显示,ATAF亚家族成员都含NAM保守结构域(由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ亚结构域组成)。系统进化分析揭示,禾本科的甘蔗、高粱、玉米与水稻亚家族成员都聚类在一起,表明有较近的亲缘关系,同时拟南芥、水稻、玉米和高粱等40个ATAF亚家族成员分为两个组(Group A和Group B),其中玉米ATAF亚家族发生明显的基因扩增现象。此外, ATAF亚家族成员启动子区域均包含响应低温、干旱和激素等逆境胁迫的顺式作用元件,推测其参与多种生物和非生物胁迫的应答过程。进一步,从甘蔗栽培品种ROC22中克隆获得ScNAC2基因的cDNA全长序列(GenBank登录号为OL982539),其开放读码框为891bp,编码296个氨基酸残基;该基因的编码蛋白与割手密种ATAF亚家族GroupB中SsNAC2蛋白的氨基酸序列相似性为97.99%。qRT-PCR表达分析结果表明, ScNAC2基因在甘蔗不同组织中组成型表达,在蔗叶和蔗皮中表达量高于蔗肉、蔗芽和蔗根;在水杨酸和茉莉酸甲酯胁迫下,表达量显著下调;在脱落酸、4℃低温和氯化钠胁迫下, ScNAC2基因的表达呈现由低到高的模式,且差异达显著水平。亚细胞定位结果显示, ScNAC2-GFP融合蛋白定位在细胞核上。转录激活活性试验表明, ScNAC2蛋白不具有转录自激活活性。以上结果为深入解析甘蔗NAC-ATAF亚家族成员在响应生物和非生物胁迫应答中的生物学功能奠定了基础,为甘蔗抗性分子育种提供潜在的基因资源。

辣椒转录因子CaNAC083对高温胁迫的响应

【目的】分析辣椒NAC转录因子CaNAC083在高温胁迫响应中的作用,为阐明辣椒耐高温机理奠定基础。【方法】以辣椒P70为材料,扩增CaNAC083基因,对其进行生物信息学分析,在辣椒中构建基因沉默载体沉默该基因,用RT-qPCR检测沉默效率以及高温胁迫相关基因CaHsfA2、CaHsfB5、CaHsp25.9和CaHSP90的相对表达量,测定42℃高温胁迫处理10 h前后丙二醛(MDA)含量、相对电导率、F_(v)/F_(m)、活性氧(H_(2)O_(2)和_(2)O^(-·))含量以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性的变化,观测二氨基联苯胺(DAB)和氮蓝四唑(NBT)染色情况;同时构建过量表达载体转化拟南芥,测定42℃高温处理12 h前后的MDA含量、活性氧含量、相对电导率以及抗氧化酶活性的变化,探讨CaNAC083基因对植株耐高温能力的影响。【结果】CaNAC083属于NAP亚家族的一员,且与典型的NAP亚家族成员的结构一致。CaNAC083基因沉默辣椒植株在高温胁迫后叶片损伤较轻,MDA、相对电导率以及活性氧均低于对照植株,而POD、SOD和CAT活性高于对照植株,CaHsfA2、CaHsfB5、CaHsp25.9和CaHSP90相对表达量均高于对照植株。过表达CaNAC083拟南芥株系在高温胁迫下受害程度较WT严重,MDA、相对电导率以及活性氧含量均高于WT,而POD、SOD和CAT活性均低于WT。【结论】CaNAC083基因沉默可以增强辣椒植株的耐高温性,过表达该基因则减弱植株的耐高温性,判断CaNAC083在植物高温胁迫中可能起负调控作用。

分析NAC治疗乳腺癌的MRI成像变化及其参数对预测浸润性乳腺癌TILs水平的效能

目的通过乳腺磁共振成像(MRI)技术评估新辅助化疗(NAC)对乳腺癌的疗效,并探讨MR多参数成像对浸润性乳腺癌肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)的预测价值。方法将本院2020年2月至2021年8月收治的浸润性乳腺癌患者142例纳入本次研究中,按照不同治疗方式分为NAC组(n=68)及常规组(n=74)。比较治疗前后两组乳腺MRI成像参数及治疗后两组患者TILs水平;根据治疗前的TILs比例将所有病例分为TILs低比例组、TILs高比例组,评估MR多参数对浸润性乳腺癌TILs水平高低的诊断价值。结果研究组治疗后ADC显著升高,肿瘤中心层面最大直径明显下降(P<0.05);研究组治疗有效率显著高于常规组(P<0.05);治疗后研究组TILs水平明显比常规组高(P<0.05);TILs高比例组中Her-2过表达型、三阴型数量多于低比例组;比较MRI参数发现,乳腺癌的形状、边缘、脂肪抑制T2WI信号均匀度、内部强化方式差异明显(P<0.05),形状圆形或卵圆形、边缘光滑、脂肪抑制T2WI信号均匀、内部强化均匀可能为TILs高表达相关(P<0.05);形状、边缘、脂肪抑制T2WI信号均匀度、内部强化方式ROC曲线线下面积均较高,且具有较高的特异性及敏感度。结论采用NAC治疗乳腺癌患者,可缩小病灶,使TILs表达增加,有利于患者病情稳定或改善,且通过MR多参数成像可对乳腺癌患者TILs水平起到预测作用,更好指导患者预后,建议临床推广使用。

丹参NAC基因家族全基因组鉴定及表达研究

目的:基于基因组数据鉴定丹参NAC家族转录因子(SmNACs)基因,并对其进行生物信息学与表达模式分析,为进一步深入阐明其基因功能提供依据。方法:从丹参基因组数据库中鉴定出SmNACs基因,运用生物信息学方法及在线工具分析其结构特征,启动子顺式作用元件,编码蛋白的理化性质、亚细胞定位等,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)测定SmNACs基因在丹参受到茉莉酸甲酯(MeJA)胁迫时的表达模式。结果:从丹参的基因组中共确定了84个SmNACs基因(SmNAC01~SmNAC84),不均等分布于8条染色体上,编码蛋白的氨基酸长度为120~794 aa,等电点为4.27~10.28;基因结构显示SmNACs基因基本都含有1~10个内含子;上游启动子含有与激素、逆境胁迫应激相关的ABRE、MBS、ARE、LTR、CGTCA-motif、TGACG-motif等顺式作用元件;构建丹参、南丹参与拟南芥的NAC家族成员的系统发育树,将84个SmNACs基因分为23个亚族。转录组数据显示SmNACs基因在丹参不同组织中差异表达,其中7个SmNACs基因在根中的表达水平较高;MeJA处理后,17个SmNACs基因表达水平明显上调,20个SmNACs基因表达水平明显下调。qRT-PCR表达分析发现,MeJA处理后,12个SmNACs基因的表达模式随着激素处理时间的增加呈现上调或下调的趋势,SmNAC09、SmNAC15、SmNAC16受MeJA诱导后48 h表达水平显著上调,SmNAC20、SmNAC77、SmNAC78受MeJA诱导表达水平下调。结论:研究结果为进一步解析SmNACs基因在丹参逆境响应及次生代谢产物生物合成中的调控机制提供了参考。

辣椒NAC家族成员鉴定及其编码基因在NaCl胁迫下的表达分析

基于辣椒(Capsicum annuum Linn.)品种‘Zunla-1’全基因组数据,对辣椒NAC家族成员进行鉴定和生物信息学分析,并对250 mmol·L^(-1)NaCl胁迫0、3和72 h辣椒盐敏感自交系XWHJ-M和耐盐自交系H1023叶中NAC基因的表达情况进行分析。结果表明:本研究鉴定出102个NAC家族成员,命名为CaNAC001至CaNAC102。这些家族成员的氨基酸残基数、理论相对分子质量、理论等电点和不稳定指数存在较大差异,均为亲水蛋白,且98%的家族成员没有跨膜结构域。亚细胞定位结果显示:91个家族成员位于细胞核,其他家族成员位于细胞质。辣椒和拟南芥[Arabidopsis thaliana(Linn.)Heynh.]的NAC家族成员可分成15组。辣椒NAC家族成员最多含有15个motif,多数成员含有motif3和motif5,且仅含有NAM结构域。辣椒NAC基因最多含有6个内含子,且这些基因分布在13条染色体上。有54对辣椒和拟南芥的NAC基因存在共线性。辣椒NAC家族成员互作网络有ATM、MYB46、NTL等10个核心蛋白,且多数成员间无互作关系。辣椒NAC基因启动子共有19种顺式作用元件,包括调节激素信号通路、非生物胁迫相关和生长发育相关顺式作用元件。基因表达谱热图显示:2个自交系叶中NAC基因的相对表达量在不同胁迫时间存在较大差异,并且CaNAC014、CaNAC020、CaNAC026、CaNAC075和CaNAC078基因的相对表达量在2个自交系间差异较大。综上所述,辣椒NAC家族成员较为保守,且与拟南芥NAC家族成员的同源性较高;辣椒NAC基因能够参与调节激素响应和非生物胁迫响应等生理过程。

毛红椿TcNAC2基因克隆及在干旱胁迫下的表达分析

【目的】NAC转录因子是超大转录因子家族之一,在植物中广泛存在且为植物所特有,参与调控植物生长发育及胁迫响应过程。旨在研究NAC转录因子在毛红椿发育及受到干旱胁迫过程中的功能。【方法】以毛红椿(Toona ciliata var.pubescens)成年树及一年生实生苗为试验材料,克隆毛红椿NAC类转录因子基因TcNAC2,并对其进行生物信息学分析和表达分析。【结果】(1)TcNAC2基因编码完整的开放阅读框561 bp,编码186个氨基酸。TcNAC2蛋白质理论等电点为9.66,脂肪系数为64.57,分子量大小为21.61813 ku。(2)TcNAC2与克里曼丁橘、甜橙、芒果和阿月浑子相应同源蛋白亲缘关系较近,预测其为亲水性蛋白。二级结构主要为无规则卷曲,占63.44%。(3)qRT-PCR分析表明,TcNAC2基因在毛红椿根、茎、叶、叶芽和叶柄组织中均有表达,在毛红椿根中表达量最高,具有组织表达特异性,推测其参与调控根发育。干旱胁迫试验设置4种土壤水分梯度:80%(无胁迫)、60%(轻度胁迫)、40%(中度胁迫)、20%(重度胁迫),结果表明,TcNAC2基因在毛红椿受到重度胁迫时表达量最高,在无胁迫时几乎不表达。【结论】推测TcNAC2基因对毛红椿的抗旱性起正向调控作用,为TcNAC2基因的生物学特性研究提供理论依据。

过表达和敲除NtabNAC087基因对烟草响应干旱胁迫的影响

NAC基因家族作为植物特有的基因家族之一,其成员广泛参与烟草植株的生长发育调控和非生物胁迫应答。为了进一步鉴定早期在烟草中挖掘的拟南芥AtNAC072/RD26直系同源基因NtabNAC087响应干旱胁迫时的功能,本研究通过基因过表达和CRISPR/CAS9基因标记技术构建了对应普通烟草品种K326的遗传转化株系,对野生型K326和2种遗传转化烟草纯合株系幼苗分别进行干旱胁迫处理,观察叶片气孔结构并检测超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量及基因表达量。结果发现,过表达株系芽期和苗期干旱胁迫下表现出更强的耐旱性,编辑株系则表现出干旱敏感性;过表达株系叶片与对照组相比气孔密度增加,孔径变小;SOD和CAT活性及Pro含量过表达株系较编辑株系相比显著提高,MDA含量过表达株系较编辑株系显著降低;NtabNAC087基因表达量均呈现先上升后下降趋势,且在处理6 h时达到最高。综上,NtabNAC087基因通过表达量或结构变化导致烟草叶片生理结构、抗氧化物酶活性和渗透调节物质含量发生显著变化。本研究结果为后续研究烟草干旱胁迫应答过程中的分子机制提供了理论支撑。

单叶蔷薇NAC基因家族鉴定及干旱胁迫响应分析

NAC转录因子在植物胁迫应答中起关键作用,单叶蔷薇(Rosa persica)主要分布于我国新疆,研究其耐旱能力对治理荒漠地区生态问题具有重要意义。对单叶蔷薇NAC基因家族进行全基因组鉴定,分析基因家族特征和表达模式,利用RT-qPCR验证NAC基因在干旱胁迫下的表达情况。NAC基因家族的基因特征变化较大,而基因结构和基序相对保守。启动子分析表明RbeNAC在调节激素合成和适应环境胁迫方面具有重要作用。基于转录组数据分析发现RbeNAC基因的表达表现出组织特异性和对干旱胁迫的响应。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果表明,7个基因(RbeATAF、RbeSOG1、RbeNAC17、RbeNAC71、RbeNAC72、RbeNAC90和RbeNAC96)在根和叶中积极响应干旱胁迫。本研究鉴定了单叶蔷薇NAC基因,初步探究了不同基因可能发挥的功能,获得了7个响应干旱胁迫的候选基因,为后续开展单叶蔷薇抗逆性育种提供参考依据。

芝麻NAC转录因子基因SiNAC77的克隆及耐盐功能分析

NAC转录因子在植物生长发育及盐胁迫响应过程中具有重要的调控作用。芝麻SiNAC77参与盐胁迫响应过程。克隆芝麻SiNAC77并分析其耐盐功能,为芝麻耐盐育种提供分子基础和基因资源。克隆SiNAC77的全长CDS序列,利用生物信息学软件对其基因序列和氨基酸序列特征进行分析。构建SiNAC77过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。对过表达株系的耐盐表型和生理生化指标进行分析。结果表明,成功克隆了长度为1008 bp的SiNAC77 CDS序列,编码335个氨基酸,相对分子量为135.93 kD,预测等电点为4.91,含有33个潜在的磷酸化位点;启动子区域含有MBS、STRE、ARE、ABRE和TCA等多个非生物胁迫及激素响应元件。成功构建了SiNAC77过表达载体,并转化拟南芥,获得12个独立的转基因阳性株系。在盐胁迫下,与野生型拟南芥相比,过表达株系的种子发芽率、初生根长度、鲜重均显著提高,转基因株系中Na~+/K~+和相对MDA含量显著降低,相对SOD和POD抗氧化酶活性则显著增强。过表达芝麻SiNAC77可以增强抗氧化酶活性,减少离子毒害和氧化损伤,提高转基因植株的耐盐性。

干旱胁迫下沙棘NAC基因的时空表达模式

以青海省湟源县野生沙棘种子繁殖的实生苗为试验材料,对沙棘HrNAC家族转录因子的结构进行分析,并研究HrNAC转录因子时空表达模式。8个HrNAC转录因子等电点为4.910(HrNAC8)~9.264(HrNAC1),均属于亲水性蛋白;在沙棘的根、茎、叶中,8个HrNAC转录因子中有7个呈现差异表达,大部分基因随着干旱时间的增加,相对表达量升高,复水后急剧下降。以上结果表明,HrNAC转录因子受干旱胁迫诱导表达,在沙棘响应干旱胁迫过程中发挥重要作用。

陆地棉GhNAC1基因的克隆及抗黄萎病功能分析

黄萎病是造成棉花品质与产量下降的重要原因之一,探索棉花抗病机制对推动生态农业的可持续发展具有深远意义。在黄萎病菌胁迫的陆地棉ND601根组织全长cDNA文库中,筛选到1个与黄萎病胁迫相关的植物特异NAC转录因子基因,将其命名为GhNAC1。该基因cDNA序列全长1213 bp,开放阅读框840 bp,编码279个氨基酸。GhNAC1没有信号肽和跨膜结构,定位在细胞核。qRT-PCR分析结果表明,GhNAC1受黄萎病菌胁迫后在根部特异表达,显著上调,表达量在抗性品种中显著高于感病品种。GhNAC1沉默后棉花对黄萎病抗性降低,水杨酸路径标志基因(PAD4、NDR1、NPR1和PR1)表达量降低,以上结果表明GhNAC1可能通过调控水杨酸信号通道参与棉花黄萎病抗性。

普通烟草NtNAC042基因克隆、鉴定及功能分析

【背景和目的】NAC转录因子是一类植物特有的转录因子,在植物生长发育、生物/非生物胁迫中发挥着十分重要的调控作用,在普通烟草中克隆NtNAC042基因。【方法】进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活试验和表达模式分析,以及基因功能分析。【结果】(1)生物信息学分析表明,NtNAC042基因编码蛋白具有高度保守的NAC结构域;(2)亚细胞定位和转录激活试验结果表明,NtNAC042定位于细胞核中,具有转录激活活性;(3)表达模式分析表明,NtNAC042基因在根和衰老叶片中表达量较高且受干旱胁迫、盐胁迫、H2O2处理诱导;(4)NtNAC042过表达烟草植株抗盐性显著提高。【结论】NtNAC042作为NAC型转录因子,在烟草衰老落黄及生物和非生物逆境应答中发挥着重要的调控作用。

梭梭NAC转录因子HaNAC38功能及特性分析

从梭梭干旱转录组中获得与干旱相关的NAC转录因子基因HaNAC38,为了研究其功能,以过表达HaNAC38基因拟南芥纯合株系作为对象,比较转基因株系与野生型间的差异,并利用酵母单杂交技术对HaNAC38转录因子可能结合的DNA核心序列进行验证。结果表明,在自然干旱和模拟盐胁迫条件下,过表达HaNAC38基因拟南芥株系生长状况显著优于野生型拟南芥。过表达HaNAC38基因拟南芥株系的种子发芽率、幼苗叶片脯氨酸含量及过氧化氢酶活性均显著高于野生型拟南芥株系,丙二醛含量和过氧化氢含量显著低于野生型拟南芥。由此表明HaNAC38显著增强了拟南芥对于干旱和盐胁迫的耐受能力。酵母单杂交试验结果表明,HaNAC38转录因子可以在酵母体内特异性结合TTGCGT核心序列,并激活下游报告基因的表达。以上结果为明确梭梭HaNAC38转录因子的功能及其调控网络奠定了基础。

NAC通过调控活性氧影响脂肪间充质干细胞增殖和分化

【目的】细胞在体外培养过程中易受氧化应激,细胞内活性氧水平升高,影响细胞功能。通过探究N-乙酰-L半胱氨酸(N-Acetyl-L-cysteine,NAC)对猪脂肪间充质干细胞(adipose-derived mesenchymal stem cells,ADSCs)活性氧的调控作用,进一步明确对其增殖和分化的影响,为培养脂肪种子细胞体外大量扩增和提高分化效率提供理论基础和参考依据。【方法】为建立ADSCs体外培养氧化应激模型,在ADSCs增殖过程中加入不同浓度的H_(2)O_(2)(0、25、50、100μmol·L^(-1)),通过细胞计数结果、细胞形态、细胞活力、高通量高内涵活细胞共聚焦成像系统检测细胞内活性氧水平,确定H_(2)O_(2)的添加浓度。为了筛选NAC促进ADSCs增殖的最佳添加浓度,在ADSCs增殖过程中加入不同浓度的NAC(0、1、2、3 mmol·L^(-1)),通过细胞计数结果和细胞形态,确定NAC的适宜添加浓度。通过EdU染色和细胞计数分析不同处理条件下(Control、1 mmol·L^(-1)NAC、50μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)、1 mmol·L^(-1)NAC+50μmol·L^(-1)H_(2)O_(2))的细胞增殖情况,为进一步探究NAC对氧化应激的ADSCs增殖的影响。为探究不同处理条件下ADSCs内活性氧的水平,对不同处理条件下增殖3 d后的ADSCs进行CellRox染色,通过高通量高内涵活细胞共聚焦成像系统检测细胞内活性氧水平,明确ADSCs增殖与细胞内活性氧水平的关系。为探究ADSCs内活性氧水平对其分化的影响,ADSCs在不同处理条件下分化10 d,对其进行油红O染色,Image J分析染色面积评估ADSCs的分化脂质积累量并通过RT-qPCR检测ADSCs分化相关基因的相对表达量。【结果】ADSCs在增殖过程中,与对照组相比较,添加50μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)组的ADSCs呈梭形,细胞内活性氧含量显著升高(P<0.05),氧化应激模型成功建立。与对照组相比,ADSCs在增殖过程中添加50μmol·L^(-1)H_(2)O_(2),ADSCs增殖数目显著降低(P<0.05),但是在ADSCs分化过程中添加50μmol·L^(-1)H_(2)O_(2),ADSCs的脂质积累量显著升高(P<0.05)。ADSCs在增殖过程中,与对照组相比较,添加1 mmol·L^(-1)NAC组的ADSCs呈梭形,细胞内活性氧含量显著降低(P<0.05),ADSCs增殖数目显著升高(P<0.05),但是1 mmol·L^(-1)NAC的添加对ADSCs的脂质积累没有显著影响(P>0.05)。【结论】氧化应激的产生提高ADSCs中活性氧水平,不利于ADSCs体外大量扩增,诱导细胞分化,加速细胞衰老。在ADSCs体外扩增体系中添加1 mmol·L^(-1)NAC可以降低因长期培养、外源刺激等因素带来的氧化应激损伤,对氧化应激的ADSCs具有保护作用,能有效促进细胞的增殖,并且不会影响细胞的分化能力。

NAC类转录因子在‘砀山酥梨’黄化叶复绿过程中的表达分析

为探讨NAC转录因子在梨缺铁黄化叶复绿过程中的表达特性,筛选响应该过程的核心NAC因子,以清水处理正常梨树叶片(N)和黄化梨树叶片(C)为对照(C_(N)和C_(C)),探讨外源0.2%FeSO_(4)溶液对梨缺铁黄化叶Fe^(2+)积累的影响,研究其关键PbrNAC基因的生物学性质、组织表达特异性以及复绿过程中的表达模式,阐述其与叶内Fe^(2+)积累的关联性。结果表明,(1)于N和C内共鉴定到含NAM结构域的21个显著差异表达的PbrNAC基因,涉及8个亚族,其长度不均,motif数从4~9不等,内含子数较少;(2)该基因倾向于根中表达,且均可响应缺铁黄化叶的复绿,其中Pbr032231.1、Pbr021393.1、Pbr026635.1、Pbr038615.1、Pbr019210.3、Pbr019212.1、Pbr002372.1这7个基因在C_(C)内的表达量显著低于C_(N)内表达量,且FeSO_(4)处理后,各时期表达量均较C_(C)显著上调;与之相反,Pbr007284.1、Pbr016205.1、Pbr007673.1等14个PbrNAC基因均在C_(C)内显著高表达,而FeSO_(4)处理后,各时期表达量总体较C_(C)显著下降;(3)各叶样内Fe^(2+)含量与Pbr007284.1、Pbr016205.1、Pbr007673.1基因的表达量均呈显著负相关,且该3个基因表达与Pbr016932.1、Pbr027956.1、Pbr029956.1、Pbr026635.1等基因表达显著相关;(4)多数PbrNAC在正常梨树根系和黄化梨树根系中的表达趋势与其在C_(N)和C_(C)内的表达趋势基本一致,说明其在地下部根系与地上部叶内可能存在表达协同性。以上结果表明,梨PbrNAC基因可能与梨树缺铁胁迫响应和缺铁黄化叶的复绿相关,其中Pbr007284.1、Pbr016205.1、Pbr007673.1可能起重要调控作用。