油椰子NAC基因家族特征及其在非生物逆境脅迫下的表達(dá)分析.pdf

1、NAC家族成員數(shù)量眾多，是一種植物所特有的且主要存在于陸生植物中的轉(zhuǎn)錄因子家族，在植物生長發(fā)育過程中發(fā)揮了多種生物功能，例如參與植物激素應(yīng)答、響應(yīng)多種逆境脅迫反應(yīng)等。本文以中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所培育的海南本地油椰子（Elaeis guineensis）幼苗為研究材料，以油椰子中的NAC轉(zhuǎn)錄因子家族為研究對象進(jìn)行了研究。開展了生物信息學(xué)分析、實(shí)時(shí)定量PCR分析及其發(fā)生的選擇性剪切分析等三個(gè)方面來研究其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物學(xué)功能。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)

2、容如下:
　　1.多重序列比對、構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹，對中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所生物技術(shù)研究室測序所得的82個(gè)油椰子NAC基因序列進(jìn)行搜索比對獲得基因組全長序列，之后進(jìn)行序列比對并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹。結(jié)果顯示82個(gè)油椰子NAC轉(zhuǎn)錄因子可分為Ⅰ-Ⅵ共6個(gè)亞家族，每個(gè)亞家族也各有不同。其中第Ⅰ亞家族所包含的油椰子NAC基因最多，有28個(gè)，占全部基因的34.15％;第Ⅴ亞家族所包含的油椰子NAC基因最少，只有6個(gè)，占全部基因的7.32％。對8

3、2個(gè)油椰子NAC基因的蛋白氨基酸序列進(jìn)行保守區(qū)域搜索，確定所有油椰子NAC基因的蛋白全部為NAM超家族蛋白并且都具有特異性的NAM保守結(jié)構(gòu)域，所有序列結(jié)構(gòu)域模型均為pfam02365模型，區(qū)域靠近N端，符合NAC轉(zhuǎn)錄因子N端高度保守的特點(diǎn)。對82個(gè)油椰子NAC基因進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、染色體定位。
　　2.對通過PCR擴(kuò)增篩選出的32條對逆境有所響應(yīng)基因進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR。發(fā)現(xiàn)有21個(gè)油椰子NAC基因在響應(yīng)冷、旱、鹽三種脅迫時(shí)的四個(gè)反

4、應(yīng)階段中其基因表達(dá)量都總體表現(xiàn)出上升的趨勢，占所有基因的65.63％。在這些表達(dá)量總體表現(xiàn)出上升趨勢的NAC基因中:冷處理中在24h時(shí)基因表達(dá)量達(dá)到最高的基因最多，有10個(gè);旱處理中在48h時(shí)基因表達(dá)量達(dá)到最高的基因最多，有23個(gè);鹽處理中在48h時(shí)基因表達(dá)量達(dá)到最高的基因最多，有12個(gè)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果展現(xiàn)了NAC家族基因與油椰子的逆境脅迫關(guān)聯(lián)密切，也可能響應(yīng)逆境信號分子，誘導(dǎo)相關(guān)蛋白的表達(dá)，抵御脅迫。
　　3.82個(gè)油椰子NAC基

5、因中有20個(gè)基因共發(fā)生了33個(gè)不同的選擇性剪切。利用這33個(gè)剪切方式的基因全長序列設(shè)計(jì)引物，并用三種脅迫處理過的油椰子cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，結(jié)果發(fā)現(xiàn)EgNAC06和EgNAC45發(fā)生的剪切方式在冷、旱、鹽三種脅迫的每個(gè)處理時(shí)間段都表現(xiàn)出了明顯的不同的擴(kuò)增條帶;基因EgNAC22的第二個(gè)選擇性剪切方式和基因EgNAC33的第二個(gè)選擇性剪切方式在冷、旱、鹽三種脅迫的部分處理時(shí)間段表現(xiàn)出了明顯的不同的擴(kuò)增條帶;而剩下基因發(fā)生的剪切方式在冷、

6、旱、鹽三種脅迫的所有處理時(shí)間段都沒有表現(xiàn)出明顯不同的擴(kuò)增條帶。這些結(jié)果說明了發(fā)生的這些選擇性剪切大部分可能并沒有影響和改變油椰子NAC基因在響應(yīng)冷、旱、鹽等三種脅迫時(shí)的功能和作用，這些增加的選擇性剪切轉(zhuǎn)錄本可能是無義轉(zhuǎn)錄本。
　　以上所有分析與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，油椰子在遭受到冷、旱、鹽等非生物脅迫的時(shí)候NAC轉(zhuǎn)錄因子可能會(huì)參與到相應(yīng)的脅迫響應(yīng)信號通路中，并且通過調(diào)節(jié)這些基因在油椰子中的相對表達(dá)量來達(dá)到增強(qiáng)油椰子對逆境脅迫的抵抗能力。