【作者】 柳展基； 傅明川； 李浩； 陈义珍； 王立国； 刘任重；

【机构】 山东棉花研究中心/农业部黄淮海棉花遗传改良与栽培生理重点实验室；

【摘要】 NAC转录因子是植物中特有的一类转录调控因子,功能涉及多种生物学过程,广泛参与植物的生长发育、器官建成、激素信号转导和多种逆境胁迫响应等。本研究利用近期公布的海岛棉基因组序列,全面分析了NAC转录因子基因家族的成员构成、系统进化、保守基序、基因结构、染色体定位、基因复制和黄萎病菌侵染后的表达变化。海岛棉基因组中共含有270个NAC基因,将其命名为GbNAC00l～GbNAC270。其中,137个来自A亚基因组,133个来自D亚基因组;进化分析发现海岛棉NAC基因家族可进一步分为10个亚家族(Group I～X),各亚家族成员数量不一。GroupⅥ中的GbNAC成员最多,为47个,而GroupⅢ中GbNAC成员最少,仅有10个。另外,逆境相关的GroupⅣ(拟南芥ATAF亚家族)含有25个GbNAC成员。基因结构分析发现大部分GbNAC基因含有2个内含子和3个外显子,来自同一亚家族的GbNAC基因具有相似的内含子-外显子结构;MCScanX分析发现154对GbNAC基因为复制基因,其中片段复制基因为148对,串联复制基因为6对,表明片段复制和串联复制是海岛棉NAC基因家族扩张的主要原因;MEME分析发现所有的GbNAC成员均含有保守的NAC结构域,但NAC结构域的5个亚结构域(A～E)的保守程度不一,绝大多数的GbNAC蛋白均含有亚结构域A和D,而这2个亚结构域与异源或同源二聚体的形成以及DNA结合有关。截取这些基因上游1 500 bp序列进行分析,发现大量顺式作用元件,其中包含11个激素响应元件和9个逆境胁迫响应元件,如茉莉酸甲酯(MeJA)响应元件CGTCA-motif、水杨酸(SA)响应元件TCA-element和低温响应元件LTR。已有研究表明5个拟南芥器官发育相关NAC基因的表达受miRNA164的调控,本研究发现14个GbNAC基因为miRNA164的靶基因,这些基因的序列相似性较高,均来自GroupⅡ,预示其可能具有相似功能。利用已有的转录组数据分析GbNAC基因在黄萎病菌侵染2、6、12、24、48和72h后的表达变化,分别发现103、130、123、135、130和128个GbNAC基因的表达发生显著变化。其中,62个GbNAC基因在6个时期均发生显著变化。在这62个GbNAC基因中,15个呈上调表达,其余47个呈下调表达;随机选取15个差异表达GbNAC基因,利用定量聚合酶链反应(qPCR)分析激素MeJA和SA处理后的基因表达变化,发现MeJA能够诱导大部分测试GbNAC基因的表达,而SA抑制GbNAC基因的表达。更多还原