木豆NAC家族基因鉴定及其在真菌侵染下的响应分析

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 ZHANG Xiu-Qi;WU Rui;DONG Bi-Ying;DU Ting-Ting;SONG Zhi-Hua;LI Na;CAO Hong-Yan;YANG Qing;MENG Dong

作者机构：北京林业大学林学院/森林培育与保护教育部重点实验室 北京林业大学树木发育与基因编辑研究院 

出 版 物：《农业生物技术学报》 (Journal of Agricultural Biotechnology)

年 卷 期：2023年第31卷第5期

页      面：927-942页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

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) 

主　　题：木豆 生物胁迫 NAC家族基因 真菌 抗病分析 

摘      要：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。