梭梭NAC转录因子HaNAC1克隆及序列分析

以梭梭幼苗为材料,根据GenBank中已公布的NAC基因序列设计简并引物,采用同源基因克隆法克隆到1个NAC转录因子编码基因,命名为HaNAC1。序列分析表明,该基因编码区长1 543bp,编码298个氨基酸,预测其分子质量为33.93ku,等电点为6.33。与其他植物NAC基因序列进行多重比对并建立系统进化树,推测HaNAC1属于ATAF亚家族成员。半定量RT-PCR结果显示,HaNAC1表达量随盐胁迫浓度升高而升高,推测其在梭梭盐胁迫和干旱应答中发挥重要作用。

马铃薯异源表达梭梭HaNAC1基因提高抗旱性的功能解析

NAC转录因子参与植物非生物胁迫反应,是改良植物抗旱耐盐性的重要基因资源。本研究利用农杆菌介导法对马铃薯栽培种大西洋进行遗传转化,并用PEG-6000模拟干旱处理转基因和受体植株,初步从逆境应答基因和内源激素2个方面对转基因株系进行了抗旱性分析。结果表明,在3个转基因株系中转HaNAC1基因马铃薯生长素(IAA、IBA)、细胞分裂素(IP、cZ)、茉莉酸(MEJA、JA-ILE)、水杨酸(MESA)、赤霉素(GA3)含量均显著或极显著高于受体,而脱落酸(ABA)含量显著低于受体。抗逆相关基因荧光定量PCR分析表明,HaNAC1基因过表达植株中与胁迫应答相关的LEA3、DREB2A、RD29a、NCED1、KIN1和ERD11基因表达量与受体存在显著或极显著差异。现有实验数据表明,转基因马铃薯中HaNAC1可能通过调节与胁迫响应相关的一系列基因表达,调控激素表达水平变化从而提高受体的抗旱性。研究结果为深入解析HaNAC1响应干旱胁迫的分子机制提供基础理论依据。

转化转录因子HaNAC1基因提高马铃薯的抗逆性

为提高马铃薯抗逆性,利用农杆菌介导法,将携带目的基因HaNAC1质粒分别导入马铃薯栽培种‘大西洋’、‘费乌瑞它’和‘青薯168’中。对卡那霉素(Kan)抗性转化株系经PCR扩增检测,共得到63个阳性株系。利用Southern blot对随机选取的7个转基因阳性株系进行检测,结果表明HaNAC1均已整合到各转基因株系中。对63个阳性株系进行RT-PCR检测,共有55个株系中出现目的基因条带,说明HaNAC1在转录水平有表达。以90 mmol/L NaCl和15%PEG分别添加至培养基中模拟盐和旱胁迫处理,从相对株高、相对根长等形态指标对32个‘大西洋’转基因株系进行筛选获得了4个优系,丙二醛、脯氨酸等生理指标也进一步证实HaNAC1基因转化可有效提高转基因马铃薯的抗逆性。

梭梭HaNAC1基因的亚细胞定位、转录激活及表达分析

HaNAC1为本课题组前期从梭梭幼苗中克隆得到的一个NAC家族(ATAF亚家族)转录因子编码基因,本研究将对该基因进行进一步的活性验证和功能分析。通过烟草叶片细胞中的绿色荧光蛋白瞬时表达系统对表达蛋白进行亚细胞定位,结果表明HaNAC1蛋白位于细胞核中。构建AH109酵母pGBKT7-HaNAC1表达载体,证明该转录因子在酵母中具有转录激活活性。利用实时荧光定量PCR方法测定HaNAC1在盐、旱胁迫条件下的表达水平,结果显示该基因的表达量与盐胁迫的浓度呈现正相关,表明HaNAC1参与调节梭梭的盐胁迫响应。本研究探索了HaNAC1的定位和表达,为梭梭抗逆体系的功能基因挖掘及胁迫应答机理提供科学依据。