农业生物技术学报

作者：张修齐, 吴睿, 董碧莹, 杜婷婷, 宋治华, 李娜, 曹红燕, 杨清, 孟冬

单位：1 北京林业大学 林学院/森林培育与保护教育部重点实验室,北京 100083;2 北京林业大学 树木发育与基因编辑研究院,北京 100083

关键词：木豆,生物胁迫,NAC 家族基因,真菌,抗病分析,

基金：国家自然科学基金(31922058; 31901281); 北京林业大学杰出青年人才基金(2019JQ03009)

NAC (NAM, ATAF1/2 和 CUC2)转录因子家族是具有保守 NAC 结构域蛋白的统称, 在植物生长、发育和应激反应等生命活动中发挥关键调控作用。本研究利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)的 NAC 家族基因,通过序列比对,从木豆(Cajanus cajan)基因组中初步鉴定了 90 个 CcNAC 候选基因,系统发育分析显示, 90 个 CcNAC 基因可分为 13 个亚族, 根据拟南芥基因功能的研究, 筛选到 Group 1~4 亚族中, 共 24 个 CcNAC 家族基因为潜在的生物胁迫响应基因。对 24 个 CcNAC 家族基因进行理化性质和启动子顺式作用元件分析,结果表明,启动子区域含有包括多种植物激素响应元件,可能与激素信号调控密切相关, 具有潜在的响应生物与非生物胁迫的功能。转录组分析结果显示, 在茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)处理 12 h 时,13 个 NAC 基因显著上调表达,5 个 NAC 基因显著下调表达,其中 CcNAC55 在处理 3、6 和 12 h 时均显著上调,且在 6、12 h 时表达水平最高。进一步利用半定量 PCR 检测发现,CcNAC55 在真菌 Cc1-1 胁迫时持续显著上调, 而在高温胁迫时没有明显差异, 说明 CcNAC55 在木豆抵御生物胁迫的反应中可能发挥重要作用。为了验证 CcNAC55 应对生物胁迫的功能,本研究利用真空渗透转化法建立了过表达 CcNAC55 的木豆株系,并在叶片上接种致病真菌 Cc1-1,结果显示,CcNAC55 过表达可以显著降低木豆叶片的侵染率和侵染面积比率。本研究为木豆 NAC 基因功能的研究了提供参考,将有助于鉴定和选择与生物胁迫耐受性相关的候选基因。

来源：2023年第5期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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