论文部分内容阅读
NAC(NAM、ATAF和CUC)转录因子是植物特有的最大的转录因子家族之一,通过参与植物胁迫信号传导途径或调节下游靶基因的表达,参与植物对生物胁迫与非生物胁迫的响应,NAC在小麦尤其是小麦与叶锈菌互作中的报道较少。本研究基于对叶锈菌诱导的小麦RNA-seq数据的分析,结合差异基因表达、GO富集、KEGG分析及BLAST比对,筛选获得了NAC类转录因子(Traes5DLD1D0CA79E)、bZIP型转录因子(Traes2AL3D7807781)、丝氨酸/苏氨酸激酶(Traes2BS9931EE821)和酪氨酸蛋白激酶(Traes2BL71ED6B5BD)等与抗病相关的候选基因,qRT-PCR分析发现这些基因的表达均受小麦叶锈菌的诱导,在此基础上重点研究了一个NAC类转录因子在小麦与叶锈菌互作过程中的功能、参与的信号途径及互作靶标的筛选。主要研究结果如下:1.TaNAC069基因的克隆与特征分析基于筛选到的NAC类转录因子,利用同源克隆法获得了目的基因,命名为TaNAC069,在GenBank注册获得的登录号为MH430892.1;N端具有一个含127(13-139 bp)个氨基酸的NAM结构域,C端具有高度变异的调控区;酵母转化体系结果显示,TaNAC069基因具有转录活性,且C端是其转录激活域,可以形成NAC蛋白同源二聚体并发挥特有的生物学功能。2.TaNAC069基因表达模式分析利用qRT-PCR检测明确TaNA C069在叶锈菌与小麦的亲和组合和非亲和组合中均呈现上调表达,且在非亲和组合中表达量高于亲和组合;TaNAC069在未接菌的正常小麦根中表达量最高,接种叶锈菌的叶中表达量最高;TaNAC069表达受ABA和S A诱导,AB A最先诱导表达,ETH协同诱导,MeJA诱导不显著;同时发现,TaNAC069的表达受小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)、小麦根腐病菌(Bipolaris sorokiniana)和小麦茎基腐病菌(Fusarium pseudograminearum)的诱导。3.TaNAC069基因的抗叶锈性分析为了检测TaNAC069基因在小麦抗叶锈病防御反应中的作用,借助农杆菌注射法在小麦中瞬时表达TaNA C069,TaNAC069基因对小麦叶锈菌孢子的萌发具有一定的抑制作用;进一步利用VIGS技术沉默TaNAC069基因,沉默植株对叶锈菌抗性明显减弱。以上研究结果表明,TaNAC 069基因参与小麦抗叶锈病防御反应并起正调控作用。4.TaNAC069启动子的克隆与分析根据5D染色体上TaNA C069基因的同源序列上游的2000 bp序列设计引物,获得了TaNA C069基因启动子序列,命名为pTaNAC069。利用PlantCARE软件和PLACE数据库分析,发现pTaNAC069含有两个典型的保守的启动子顺式作用元件TATA-box和C AAT-box。GUS染色结果显示,注射空载体pBI 121和重组载体pBI 121-pTaN AC069的烟草叶片变蓝,而对照(未注射的烟草)没有变蓝;GFP荧光表达结果显示,注射pCamA和p-pTaNAC069-GFP的烟草在烟草细胞内均能看到GFP荧光。这些结果表明,pTaNAC069具有启动活性。5.TaNAC069互作靶标的筛选成功构建了酵母单杂交重组菌株Y1HGold[pAbAi-pTaNAC069],明确AbA最小抑制浓度为200 ng/mL;筛选到11个可能与pTaNA C069互作的基因。成功构建pBD-TaNAC069-N诱饵载体,明确其对酵母菌株Y2HGold没有毒性,不具有自激活性。利用酵母双杂交技术在小麦中获得了 55个靶标蛋白。这些研究结果为解析TaNAC069参与小麦抗叶锈病防御反应的分子机理奠定了良好的基础。