青杆转录因子PwNAC11/PwNAC38的克隆与功能初步分析

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青杆(Picea wilsonii)是松科云杉属常绿乔木,由于树姿美观,树冠茂密翠绿,已成为北方地区“四旁”、园林及庭院绿化树种。随着全球环境条件的恶化,其分布范围逐年减小,是国家Ⅱ级重点保护野生植物。因此,关于青杆自身抗逆机理的研究是至关重要的。NAC转录因子广泛参与植物的生长发育过程,在植物响应干旱和盐等多种非生物胁迫的过程中发挥重要作用,但关于NAC转录因子是否参与青杆抵御逆境胁迫过程的研究较少。本研究以实验室测得的青杆转录组数据为基础,从青杆中克隆出PwNA C11和PwNA C38两个基因的编码区序列,通过转基因、酵母单杂交和亚细胞定位等技术对PwNAC11和PwNAC38的基因抗逆功能进行研究,为完善青杆抗逆机理提供依据。具体结果如下:1、生物信息学分析结果显示,PwNAC11和PwNAC38蛋白均具有典型的NAM结构域,两个蛋白均具有苏氨酸、丝氨酸和酪氨酸磷酸化位点,不存在信号肽和跨膜结构域,均为亲水性蛋白。2、转录激活活性实验结果显示,PwNAC11蛋白的全长和C端均具有转录自激活活性,而N端不具有转录激活活性;PwNAC38蛋白的全长具有转录自激活活性,而N端和C端均不具有转录激活活性。亚细胞定位结果显示,PwNAC11和PwNAC38均在细胞核中表达。3、成功构建PwNAC11/PwNAC38的过表达载体,转化拟南芥获得稳定遗传表达的PwNA C11-T3代种子和PwNA C38-T2代种子。在DNA水平上,检测获得4株PwN AC11过表达植株,7株PwNAC38过表达植株。通过实时荧光定量PCR来检测PwN AC11基因在过表达植株中的表达情况,结果表明,在过表达株系中能够检测到PwN AC11的高表达。4、通过鉴定获得PwNAC38在拟南芥中的同源基因突变体at1g69490的纯合突变体植株。实时荧光定量PCR结果表明,at1g69490纯合突变体植株中基因的表达量与野生型相比,下调了 65.0倍。5、成功转化野生型“大西洋”马铃薯,在DNA水平上,鉴定获得PwNAC11过表达马铃薯3株,PwNAC38过表达马铃薯5株。表型实验结果显示,异源转入青杆PwNAC11和PwNA C38的马铃薯苗在10%的PEG6000条件下生长优于野生型马铃薯。6、利用PwNAC11-OE1株系,进行表型实验。在0、100、200和300mM甘露醇处理下进行的幼苗根长试验结果显示,在100 mM处理时,PwNAC11根长显著长于野生型,而其它浓度中没有显著差异。
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