谷子转录因子SiNAC18通过ABA信号途径正向调控干旱条件下的种子萌发

• 作者: 刁现民 张小红 徐兆师 李连城 王二辉 秦玉海 窦袆凝 贾冠清 闵东红 陈明 马有志
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 谷子 NAC类转录因子 种子萌发 干旱胁迫 ABA信号途径
• 年，卷（期）: 2017,（16）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 3071-3081
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.16.002

摘要

[目的]谷子(Setaria italica L.)具有显著耐旱性.研究旨在通过反向遗传学方法分析并鉴定在干旱条件下影响植物萌发过程的重要调控因子,为研究作物干旱条件下种子萌发的调控机制创造条件.[方法]使用ClustalX 2.0和MEGA 5.05软件对谷子SiNAC18蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建系统进化树;利用real-time PCR方法检测SiNAC18在不同胁迫条件下的表达模式;通过瞬时转化的方法分析SiNAC18蛋白亚细胞定位;在拟南芥中过表达SiNAC18,分析SiNAC18的生物学功能;分析SiNAC18在转基因拟南芥中可能控制的下游基因.[结果]SiNAC18全长1 074 bp,编码由357个氨基酸组成的亲水性蛋白,分子量约为38.8 kD;系统进化树分析表明SiNAC18属于NAC转录因子家族第1组的NAP亚组,与拟南芥基因AtNAC29同源性最高;氨基酸序列比对结果显示,SiNAC18与其他物种包括水稻、拟南芥、大豆和玉米中同源性最高的NAC类转录因子蛋白的N端都具有A、B、C、D和E这5个保守结构域,蛋白C端具有高度多态性,证明SiNAC18的N端序列与其结合下游基因启动子元件相关;real-time PCR结果显示,SiNAC18在干旱(PEG)、ABA、高盐(NaCl)及过氧化氢(H2O2)处理条件下的表达量明显上升;亚细胞定位结果表明SiNAC18蛋白定位于细胞核中;基因功能分析结果显示,在ABA和PEG胁迫处理下,SiNAC18转基因拟南芥与野生型种子的萌发率存在明显差异:在正常生长条件下,野生型拟南芥WT和SiNAC18转基因拟南芥的萌发率基本一致,在PEG浓度为10％和15％的MS培养基上,SiNAC18转基因拟南芥的萌发率显著高于WT.在2和5μmo l·L-1 ABA处理条件下,转基因拟南芥的萌发率显著低于WT;下游基因表达分析结果显示,ABA信号途径相关基因AtRD29A,脯氨酸合成相关基因AtP5CR和AtPRODH以及过氧化物酶基因AtPRX34在SiNAC18转基因株系中的表达量高于WT中的表达量,表明SiNAC18通过调控这些下游基因影响转基因植物在干旱条件下的萌发率.[结论]谷子NAC类转录因子基因SiNAC18可能通过ABA信号途径、氧化胁迫调控等途径正向调控植物在干旱条件下的萌发过程.