互花米草耐盐相关转录因子的挖掘与分析

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互花米草(Spartina alterniflora)是我国海岸带盐沼系统近年来最为重要的入侵物种之一,得益于其极强的耐盐能力。转录因子是调控植物盐胁迫应答的关键因素之一。因此,为研究互花米草转录因子是否可用于农林植物耐盐改良,本研究在前期互花米草全长转录组及不同盐浓度RNA-seq测序基础之上,通过生物信息学方法获取了互花米草转录因子,并挖掘出与高盐胁迫应答关联的转录因子。此外,本研究克隆获得了互花米草转录因子SaNAC48编码基因的全长CDS序列,并对SaNAC48开展了生物信息学分析、烟草亚细胞定位及酵母转录激活活性实验;将SaNAC48基因过表达至模式植物拟南芥,对其纯合转基因株系开展了盐胁迫应答的功能分析。本研究主要得到以下主要结果:(1)生物信息学研究表明:互花米草转录因子达1338个,源自52个转录因子家族,涵盖90%植物转录因子家族,其中以bHLH,bZIP,NAC,MYB,WRKY,ERF等家族转录因子数目最多。初步表明互花米草中具有大量转录因子。(2)转录组数据分析表明:互花米草中242个转录因子在不同盐胁迫下基因表达发生差异,且65%的转录因子基因表达与盐胁迫程度呈正相关。这些转录因子分属38个家族,多数源自NAC、ERF、WRKY、bZIP、bHLH及MYB家族。深入研究发现18个转录因子在不同盐浓度下持续表达差异,表明上述转录因子在互花米草盐胁迫应答中可能具有重要功能。(3)生物信息学分析表明:SaNAC48具有保守的NAC功能域,同源进化分析发现SaNAC48与禾本科作物高粱、玉米、甘蔗、水稻等较为相似,表明SaNAC48与上述物种的NAC具有相似的功能。(4)烟草叶片亚细胞定位及酵母转录激活活性结果表明:SaNAC48定位在细胞核,SaNAC48具有转录激活活性,因此,证实SaNAC48作为转录因子发挥作用。(5)过表达SaNAC48至拟南芥耐盐分析结果表明:SaNAC48过表达株系在高盐胁迫下根系较对照组显著更长;SaNAC48过表达叶片在高盐处理下较对照组衰老延缓,表明互花米草SaNAC48能够提高植物耐盐能力。综上所述,互花米草具有较为优良的盐胁迫应答转录因子,互花米草SaNAC48等转录因子有潜力为农林植物耐盐改良提供一定的基因资源。
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