农业生物技术学报

作者：柯瑾, 陈庆富, 李洪有

单位：贵州师范大学 生命科学学院/荞麦产业技术研究中心,贵阳 550001

关键词：苦荞,NAC转录因子,FtNAC16,基因克隆,亚细胞定位,表达分析,

基金：国家自然科学基金(32260461; 31860408); 国家燕麦荞麦现代农业产业技术体系专项资金(CARS-07-A5); 国家基金委-贵州喀斯特中心重大研发计划项目(U1812401); 贵州省科技计划(黔科合基础-ZK[2021]重点035); 云南省重大科技专项计划(202202AE090020)

NAC (petunia NAM and Arabidopsis thaliana ATAF1, ATAF2, and CUC2)转录因子在植物次生壁加厚过程中具有重要调控作用。为探究苦荞(Fagopyrum tataricum)中NAC转录因子在果壳次生壁形成中的功能和分子机制,本研究采用逆转录PCR (reverse transcription, RT-PCR)技术从苦荞中克隆到1个参与调控苦荞果壳细胞次生壁合成的NAC转录因子基因,命名为FtNAC16。对FtNAC16进行生物信息学、亚细胞定位及基因表达等分析,结果表明,FtNAC16 (GenBank No. OR723785)全长CDS序列为1 086 bp,编码361个氨基酸。对FtNAC16进行蛋白多序列比对和系统进化树分析,结果表明,FtNAC16是NAC转录因子家族成员,且与拟南芥(A. thaliana)中调控次生壁加厚的AtNST2 (NAC secondary wall thickening)亲缘关系最近。亚细胞定位显示,FtNAC16定位于细胞核。基因表达分析表明,FtNAC16主要在根、茎、花和早期发育的籽粒中高表达。此外,在厚壳苦荞和薄壳苦荞不同发育时期籽粒中的表达分析表明,FtNAC16在厚壳苦荞和薄壳苦荞中具有相似的表达模式,即其表达呈先增后减趋势,且在授粉后7 d籽粒中表达量最高,在籽粒发育早期,FtNAC16在厚壳苦荞中的表达量显著高于薄壳苦荞。进一步表达分析显示,次生壁形成的下游调控基因FtMYB103与纤维素合成酶4 (cellulose synthase 4, FtCESA4)和FtCESA8在厚壳苦荞和薄壳苦荞不同发育时期籽粒中的表达与FtNAC16高度正相关。推测FtNAC16可能通过正向调控苦荞次生壁生物合成相关的基因表达,进一步调控苦荞发育过程中不同组织部位尤其是苦荞果壳细胞次生壁的生物合成。本研究为培育高产、优质、适应性强的薄壳苦荞新品种提供优异的基因资源和理论依据。

来源：2024年第1期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

查看农业生物技术学报杂志2024年第1期