辣椒耐盐相关基因CaNAC36特征分析及离子吸收动态研究

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盐胁迫是园艺作物生产中的普遍现象。为了解不同耐盐性辣椒材料在盐胁迫下的生理响应变化及敏感性差异,本研究采用Na Cl盐溶液处理辣椒材料(极耐盐PI201224和极敏感PI438643),定量测量不同组织器官中离子含量变化;同时,克隆其基因组中与耐盐性相关的基因CaNAC36,并对其在逆境胁迫下的表达情况进行分析。研究结果为阐明辣椒耐盐分子机制提供理论依据。主要结果如下:(1)为探究辣椒材料类型对盐胁迫的生理响应及敏感性差异,在苗期用100mmol·L-1Na Cl溶液进行处理,采用比色法和比浊法测量不同组织器官中钙、钾、钠、氯4种离子含量变化。研究表明,辣椒材料PI201224的叶片和茎中Ca2+积累较多,叶片中1h和茎中12h的Ca2+积累量分别为对照组的145.1%和107.4%;分析两者不同部位K+/Na+值发现,PI201224的根系Na+含量明显大于叶片,根系拦截了部分Na+使叶片的Na+含量降低,此外,根系的K+含量降低,但却增加了向叶片运输K+的能力,从而使叶片的K+含量增加及K+/Na+值升高,而PI438643对Na+的积累能力低于PI201224;此外,PI201224叶片、茎和根系中的Cl-积累较多于PI438643。(2)以前期鉴定到的辣椒盐胁迫响应相关转录因子CaNAC36为对象,对其48个关联基因进行功能注释,发现其中14个基因属于跨膜蛋白、转运蛋白、水孔蛋白、氯离子通道蛋白、解毒蛋白等功能蛋白。荧光定量表达分析显示,CaNAC36在耐盐和敏盐材料根组织中分别表现为诱导上调和下调表达,5个关联基因(Capana08g002748、Capana00g004514、Capana09g000275、Capana07g001450、Capana02g001031)在耐盐和敏盐材料不同处理时期、不同组织间显著差异表达。CaNAC36及5个关联基因启动子域含有大量的逆境相关顺式作用元件。研究结果表明,CaNAC36转录因子可能通过与上述5个关联基因互作共同在调控辣椒耐盐机制中发挥重要作用。(3)以辣椒材料PI201224为试材,克隆和扩增获得了CaNAC36基因全长DNA和c DNA序列。生物信息学分析表明,CaNAC36基因DNA全长3700bp,c DNA完整开放阅读框的长度(ORF)为1899bp,该基因含有一个编码753个氨基酸的开放读码框。氨基酸序列比对和同源性分析表明,辣椒CaNAC36基因与辣椒Capsicum annuum(XM-016708691.1)、辣椒Capsicum annuum(XM-016708692.1)、番茄Solanum lycopersicum(XM-026029789.1)、马铃薯Solanum tuberosum(XM-006347254.2)亲缘关系最近,同源性依次达到100.00%、99.53%、86.79%、85.08%。CaNAC36与不同植物中NAC家族成员同源性比对和进化树分析表明,CaNAC36属于NAC家族第Ⅰ族中的TIP亚族。实时荧光定量分析表明,高盐可诱导CaNAC36基因可在不同耐盐型材料的根茎叶中表达,耐盐型材料中表达量高于盐敏感型材料。
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