NAC(no apical meristem[NAM]、Arabidopsis transcription activation factor[ATAF]及cup-shaped cotyledon[CUC])蛋白屬于植物特有的一類轉(zhuǎn)錄因子家族,在植物生長發(fā)育和非生物脅迫抗性及信號轉(zhuǎn)導中起到了重要的作用。目前,關于NAC轉(zhuǎn)錄因子在黃瓜非生物脅迫響應中的作用研究罕有報道;另外,盡管有研究表明NAC在番茄果實成熟過程中起到了重要作用,但是NAC是否調(diào)控了番茄果實成熟過程中的細胞壁降解和Vc合成,及其作用機理尚不明確。本研究以黃瓜番茄為材料,通過RNA-Seq技術及序列比對,對NAC轉(zhuǎn)錄因子進行了鑒定,取得主要結(jié)果如下:(1)黃瓜中的NAC基因響應氮缺乏。RNA-Seq結(jié)合GO、KEGG、蛋白互作等的生物信息學手段,發(fā)現(xiàn)了五個NAC基因?qū)Φ狈Ξa(chǎn)生應答。共表達分析表明NAC轉(zhuǎn)錄因子可能調(diào)節(jié)了細胞壁重構(gòu)。(2)黃瓜中共鑒定出82個CsNAC基因。本研究通過生物信息學的方法深入分析了NAC基因在黃瓜全基因組中的特點。全基因組注釋共鑒定出82個具有高可信度的CsNAC基因,系統(tǒng)發(fā)育分析表明這些CsNAC基因聚類到13個亞組中,并且不均勻地分布在黃瓜7條染色體上。CsNAC與擬南芥和水稻NAC基因的系統(tǒng)發(fā)育分析表明,這三個物種中的NAC基因聚類到12個亞族中,且不同亞族內(nèi)的NAC具有相同或者相似的功能。(3)探索得到CsNAC基因的組織特異性及響應非生物脅迫和激素的表達譜。通過RT-qPCR對82個具有高可信度的CsNAC基因進行正常條件和脅迫及激素處理條件下的表達分析。結(jié)果表明,在正常生長條件下,CsNAC基因在10個黃瓜組織中表現(xiàn)出不同的組織特異性表達模式。其中13個基因(16%)和28個基因(34%)分別在黃瓜根和花器官中偏好表達。除此之外,相比于其它脅迫,CsNAC基因?qū)Ω啕}脅迫更為敏感,然而對營養(yǎng)缺乏的響應相對迅速而且短暫。八個CsNAC基因受到多種非生物脅迫或激素處理的誘導而顯著上調(diào)表達。(4)SlNAC05g能夠激活果膠裂解酶SlPE02的轉(zhuǎn)錄,從而調(diào)控番茄果實成熟過程中的果實軟化和Vc合成。本研究以肉質(zhì)果實生物學的模式植物-番茄為試驗材料,RT-qPCR試驗結(jié)果表明NAC基因SlNAC04g和SlNAC05g以及果膠裂解酶基因SlPE02和SlPE07的表達量隨著果實成熟而顯著上調(diào);而且煙草雙熒光激活實驗表明SlNAC05g能夠極顯著地激活SlPE02的轉(zhuǎn)錄;并且亞細胞定位明確SlNAC05g定位于細胞核中。另外,隨著成熟,番茄果實中的總抗血酸含量逐漸升高。因此,我們推測在番茄果實成熟過程中,SlNAC05g通過調(diào)控果膠裂解酶SlPE02的轉(zhuǎn)錄而加速細胞壁中果膠的酶解,從而促進了細胞壁的降解,為Vc的合成提供了原料。綜上,研究結(jié)果為進一步研究這兩種蔬菜作物中NAC轉(zhuǎn)錄因子在非生物逆境脅迫應答和果實發(fā)育中的功能研究奠定了基礎。
【學位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S642.2;S641.2
【部分圖文】：

表 1.1 不同物種中的 NAC 數(shù)量Table 1.1 Number of NAC in different speciesPlant Species NO. of NAC ReferencesArabidopsis 117 Nuruzzaman et al., 2010Rice 151 Nuruzzaman et al., 2010Populus 163 Hu et al., 2010bSoybean 152 Le et al., 2011Tabacco 152 Rushton et al., 2008Potato 136 Singh et al., 2013錄因子的 NAM 結(jié)構(gòu)域位于 N 端，可以分為 5 個亞結(jié)構(gòu)域（A 到 E），也（DNA-binding domain，DBD），這個結(jié)合域包含 60 個氨基酸，這些氨基角-螺旋的結(jié)構(gòu)模體 (Duval et al., 2002; Ooka et al., 2003)；而在 C 端包含ional activation region，TAR），這部分的序列變化多樣（圖 1.1）。NAC 保nuclear localization signal sequence，NLS）位于 N 端 NAM 結(jié)構(gòu)域的 D 亞

structure.長發(fā)育中的作用的生長發(fā)育進程，比如頂端分生組織的形成、根的器官的發(fā)育 (Aida et al., 2002; Hendelman et al., r et al., 1996; Willemsen et al., 2008)、激素信號轉(zhuǎn)導 (Guo and Gan, 2006; Lee et al., 2012)、果實成熟 (Zhu el., 2006)等。的形成、胚胎及花器官的發(fā)育差異首次揭示了 NAC 基因家族在植物生物學中的和原基的邊界細胞內(nèi)表達，大多數(shù)矮牽牛（Petunia×h頂端分生組織，植株在幼苗期死亡。這些突變體幼苗分生組織，這些植株的花器官也會異常生長。以上結(jié)器官的形成（Souer et al., 1996）。NAM 是第一個被描HAPED COTYLEDON 2）基因也被挖掘（Aida et al., 1

博士學位論文 ng et al., 1996)。在胚胎頂端分生組織形成過程中，CUC1 和 CUC2 調(diào)999)。此外，CUC1 過表達能夠通過調(diào)控 STM 表達來誘導子葉產(chǎn)生不定ada et al., 2001)。Hibara 等（2003）研究了 CUC1 和 AS1（ASYMMET傳互作關系，AS1 和 AS2 在頂端分生組織形成過程中也具有重要作結(jié)果表明，CUC1 也能夠通過不依賴于 STM 的途徑來促進頂端分生組1 和 AS2 的負調(diào)控（圖 1.3）。AS1 編碼一個 MYB（myeloblastosis）轉(zhuǎn)錄從這一個有關 NAC 基因功能的例子可以明顯看出，研究 NAC 蛋白在于闡明轉(zhuǎn)錄因子的作用網(wǎng)絡。

本文編號：2845936