甜菜耐盐相关ARF/NAC/bHLH转录因子筛选鉴定及表达研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sincerity01
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土壤的盐碱化对作物的产量和品质影响非常大,因此研究作物耐盐机制及培育耐盐品系一直是农业研究的重点。近年,转录因子被证明在植物中广泛地参与调控逆境应答过程,在植物耐盐中起到了重要的作用,其中转录因子ARF、NAC和bHLH家族被证明与耐盐相关。甜菜是我国糖料工业中重要的原料,且甜菜主产区多处于盐碱化较为严重的地区,因此研究甜菜的耐盐机制能为选育甜菜耐盐品系提供思路,对我国制糖工业意义重大。本研究利用300 mM的NaCl溶液对甜菜“O68”品系三对真叶期的幼苗进行24 h盐胁迫处理,采用生物信息学与分子生物学实验结合的方法研究了在盐胁迫条件下甜菜“O68”品系叶片及根中ARF、NAC和bHLH转录因子成员的表达量变化,并获得如下结果:根据ARF保守结构域筛选甜菜全基因组数据库,鉴定出甜菜ARF转录因子家族基因14个,能够翻译16个转录因子蛋白,大多数ARF蛋白具有3个结构域,少数只有两个结构域,ARF蛋白质等电点平均为6.13,除3号染色体外均有分布,ARF蛋白根据同源性聚类可以分为6类,同类ARF的外显子/内含子分布情况及模体情况都相近,亚细胞定位显示ARF被定位在细胞核中。利用荧光定量PCR对ARF转录因子进行表达量分析。得出了甜菜叶片和根中耐盐相关的ARF成员。根据NAC保守结构域筛选甜菜全基因组数据库,鉴定出甜菜NAC转录因子家族基因54个,能够翻译59个转录因子蛋白,NAC蛋白都具有NAM结构域,NAM结构域有5个亚结构域,NAC蛋白质等电点平均为6.51,NAC的染色体定位成簇分布,NAC蛋白根据同源性聚类可以分为两大类,第一类包含11个亚类,第二类包含3个亚类,同类NAC的外显子/内含子分布情况及模体情况都相近。参考表达谱分析的结果,初选了可能与耐盐胁迫应答相关的ARF转录因子家族成员,并利用荧光定量PCR对这些转录因子进行表达量分析,验证表达谱分析的结果一致性。得出了甜菜叶片和根中耐盐相关的NAC成员。选择表达量变化显著且表达量较大的转录因子NAC成员hzcx进行克隆和测序,对hzcx序列进行分析,它由303个氨基酸组成,分子式为C1558H2365N415O449S17,分子量为34638.45,等电点为8.15,对其蛋白质互作分析可知hzcx与乙烯反应元件、热休克因子、hsp40分子伴侣家族成员和具有SANT结构域的蛋白存在蛋白互作。将序列提交至GenBank数据库,GenBank ID:MK982093。根据bHLH保守结构域筛选甜菜全基因组数据库,鉴定出甜菜bHLH转录因子家族有106个成员,能够翻译成109个转录因子蛋白,bHLH蛋白质等电点平均为6.53,bHLH的染色体定位成簇分布,bHLH蛋白根据同源性聚类可以分为20类,同类bHLH的外显子/内含子分布情况及模体情况都相近。参考表达谱分析的结果,初选了可能与耐盐胁迫应答相关的bHLH转录因子家族成员,并利用荧光定量PCR对这些转录因子进行表达量分析,验证表达谱分析的结果一致性。得出了甜菜叶片和根中耐盐相关的bHLH成员。根据蛋白质互作的结果和前人的研究结果,建立了初步的耐盐调控网络,包括盐信号的传导、各转录因子之间的调控及最后实现耐盐的途径,在这个调控网络中ARF、NAC和bHLH起到了重要的作用,尤其是NAC转录因子调控涉及范围广,在植物耐盐胁迫有重要地位。
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