芒果MiNAC1基因的功能研究

NAC转录因子在植物非生物逆境胁迫应答中发挥重要作用,研究芒果MiNAC1基因的功能为芒果的抗逆性育种提供基因资源。干旱、盐和低温等非生物胁迫严重影响芒果的生长发育。前期研究中,课题组从芒果逆境胁迫转录组中获得了一个MiNAC1基因,表达模式分析发现其与芒果的逆境胁迫应答有关。本研究对芒果MiNAC1基因的功能进行了验证。将芒果MiNAC1基因构建到pBI121-MiNAC1超量表达载体中,并利用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥,对获得的T3代纯合株系进行表型观察分析和逆境胁迫处理。结果显示,转芒果MiNAC1基因与野生型拟南芥的表型类似,转基因不影响拟南芥的莲座叶数量、抽薹时间、开花时间以及开花时的植株高度。逆境胁迫处理:分别用0、200、300、400mmol/L甘露醇进行干旱胁迫;用0、100、150、200mmol/LNaCl进行盐胁迫;4℃低温胁迫处理转基因与对照拟南芥植株。结果显示:随着甘露醇处理浓度的增加,转基因株系与对照组拟南芥的根系生长发育均受到抑制,但转基因株系受到抑制的影响显著小于对照组拟南芥,比如在300 mmol/L甘露醇处理时,转基因株系的根长显著增长,OE9的根长是WT的1.51倍,侧根数量显著增加,OE7的侧根数是WT的5倍,另外根冠比分析显示,转基因植株的根冠比显著高于对照植株,OE2的根冠比是WT的1.53倍。盐胁迫和低温胁迫也取得了类似的结果。以上结果表明转芒果MiNAC1基因可以通过增加转基因植株的根长和侧根数量提高其对干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的抗性。本研究初步揭示了MiNAC1基因的功能,为深入研究MiNAC1基因参与调控芒果逆境胁迫调控网络奠定基础。

芒果MiNAC7基因的表达模式及在开花和非生物逆境胁迫应答中的功能分析

NAC转录因子是植物中一个大的基因家族,在调控植物生长发育、信号传导、逆境胁迫响应等方面起重要作用。前期研究中,从芒果成花基因酵母文库筛选中分离获得1个NAC基因,命名为MiNAC7,本研究对该基因的生物信息学、表达模式和基因功能进行分析。生物信息学分析表明:MiNAC7基因位于10号染色体上,有4个内含子,5个外显子;MiNAC7基因编码区长度为1137 bp,编码379个氨基酸,理论等电点为4.88,蛋白质分子量为93.41 kDa,氨基酸序列中含有1个NAM保守结构域。系统进化树分析表明,芒果MiNAC7与阿月浑子PvNAC26亲缘关系最接近,同源性最高,氨基酸序列相似性为69.64%。启动子序列分析显示,MiNAC7基因的启动子区域包含光响应元件、赤霉素响应元件以及生长素响应元件等。表达分析显示,MiNAC7基因在童期组织的茎与芽中表达水平较高,在叶中表达很低,在成年期组织的茎中表达水平较高,在花和叶中表达很低。同时发现MiNAC7基因在营养生长期的叶片中表达水平较高,在成花转变期和花发育期的叶片中表达水平很低。超量表达的MiNAC7基因诱导转基因拟南芥出现晚花表型,在超量表达MiNAC7基因的拟南芥中显著降低了促花基因AtFT和AtAP1的表达水平,而AtFLC晚花基因的表达水平显著提高。逆境胁迫处理显示,超量表达MiNAC7基因的拟南芥提高了对干旱和盐的抗性,提高了对GA_(3)的抗性,但对ABA更敏感。本研究表明,芒果MiNAC7基因不仅影响成花也参与对非生物胁迫的应答,为深入研究MiNAC7基因参与调控芒果开花和逆境胁迫应答的基因调控网络奠定基础。

转MINAC2基因芒的获得及其在NaCl胁迫下的表达

芒(Miscanthus sinensis)隶属于多年生高大禾草--芒属(Miscanthus),其生态效应和经济效益备受国内外研究者的关注,是中国广阔边际土地种植与利用的能源植物。为获得芒的转基因株系,同时对MINAC2基因在盐胁迫下的表达特征进行研究,本研究利用农杆菌介导法将MINAC2基因导入芒的基因组,并采用RT-qPCR技术测定了0.6%Na Cl溶液胁迫下转基因株系0、1 h、3 h、9 h、12 h、24 h、48 h的MINAC2相对表达量。获得的主要研究结果如下:(1)经PCR鉴定确定了转MINAC2基因阳性株系;(2)未经NaCl胁迫时转MINAC2基因株系的表达量显著低于对照组,然而在0.6%NaCl处理达到一定时长后转MINAC2基因株系的表达量是显著高于对照组(p<0.05),为对照组的5.93倍。通过本研究,建立了芒的农杆菌转化体系,并对MINAC2基因在芒的耐盐能力提高中所起的作用进行了初步探讨。