亞洲棉NAC轉錄因子家族的生物信息學分析及相關NAC基因的克隆和功能研究.pdf

1、棉花（Gossypium）是世界上最重要的經(jīng)濟作物之一，棉纖維是紡織工業(yè)的主要原料，棉花基因組序列圖譜的構建為棉花的優(yōu)良品質性狀、抗逆或抗病相關基因在整個基因組水平上的研究提供了重要資料，也為培育優(yōu)良品質、抗逆或抗病的棉花新品種奠定了基礎。
　　轉錄因子是指那些具有真核啟動子特定DNA序列結合活性的蛋白質分子，或者是指那些具有已知DNA結合域結構特征的蛋白質分子，其主要功能是激活或抑制基因的轉錄反應，在植物許多重要發(fā)育過程的調控網(wǎng)

2、絡中起著至關重要的作用。模式植物擬南芥中就有約5.9％的基因編碼轉錄因子，轉錄因子在植物中廣泛大量存在并發(fā)揮重要作用，使其成為后基因組研究的一個重要領域。根據(jù)DNA結合域的不同，植物轉錄因子可分為很多家族，其中NAC((N)AM/(A)TAF/(C)UC)轉錄因子是近年來發(fā)現(xiàn)的一類具有多種功能的植物特有的轉錄因子。在植物體的生長發(fā)育和抗逆等許多生理過程中起著重要作用。目前，多種植物中的NAC轉錄因子的功能已得到深入的闡述。
　　研

3、究發(fā)現(xiàn)，許多NAC轉錄因子在擬南芥表皮細胞發(fā)育及莖次生壁形成中發(fā)揮重要的作用，由于棉花纖維細胞發(fā)育模式與擬南芥中纖維發(fā)育模式相似，因此為改善棉花纖維品質研究，很多學者展開了NAC轉錄因子的研究，并取得了一定成果，但是，迄今為止，棉花NAC基因的相關研究主要集中在陸地棉中，二倍體棉花中NAC基因研究報道相對較少，尤其是亞洲棉NAC轉錄因子相關研究還鮮有報道，并且全面而詳細的對棉花整個NAC家族的研究也極少。
　　本研究通過生物信息學

4、分析方法從亞洲棉蛋白數(shù)據(jù)庫中檢索并通過鑒定得到亞洲棉NAC轉錄因子基因家族的143個成員，然后對其進行結構域、系統(tǒng)進化、基因結構和功能預測分析;研究了棉花NAC基因在亞洲棉、陸地棉和雷蒙德氏棉各組織器官中的表達模式以及分析了其可能的進化關系，初步了解了棉花NAC轉錄因子潛在的重要功能。研究結果如下:
　　1.亞洲棉NAC家族基因的鑒定?；趤喼廾藁蚪M序列和亞洲棉29729條EST序列，并結合雷蒙德氏棉（Graimondii）NA

5、C轉錄因子家族的研究結果，利用生物信息學方法，鑒定出143個亞洲棉NAC基因。
　　2.亞洲棉NAC蛋白的系統(tǒng)進化分析。根據(jù)NAC結構域的序列對NAC蛋白的系統(tǒng)發(fā)生進行分析，將亞洲棉NAC蛋白分為9個亞族。
　　3.基因重復在亞洲棉NAC基因家族的擴增中發(fā)揮了重要作用?；蚪Y構、基因染色體位置及在棉花基因組范圍內對GaNAC基因進行的同源性分析表明基因重復可能在亞洲棉NAC基因家族的擴增和進化中發(fā)揮了重要作用，最終導致了Ga

6、NAC基因在數(shù)量上、結構上和功能上的多樣性。
　　4.NAC轉錄因子表達模式分析及功能預測。利用實時熒光定量PCR技術對30個NAC轉錄因子在陸地棉和亞洲棉不同器官和不同發(fā)育時期的纖維組織中的表達模式進行分析，鑒定出7個在亞洲棉纖維細胞次生壁加厚期優(yōu)勢表達，進一步明確了它們在陸地棉、亞洲棉和雷蒙德氏棉三個棉種中的表達模式差異。初步預測了GaNAC基因在亞洲棉中的功能。
　　5.3個亞洲棉NAC基因的克隆。利用RT-PCR技術

7、克隆得到了3個NAC基因全長cDNA，將其命名為GaNAC20、GaNAC09和GaNAC69，初步的生物信息學分析發(fā)現(xiàn)GaNAC20和GaNAC09基因均含有3個外顯子和2個內含子，GaNAC69含有4個外顯子和3個內含子，為進一步研究奠定了良好基礎。
　　6.真核過表達載體構建。為進一步研究GaNAC20、GaNAC09和GaNAC69基因的功能，我們將這3個基因分別與PBI121載體連接，置于35S強啟動子下游構建了真核過表