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2011-08-05 04:34 文章来源:

大豆是我国重要的粮食作物和经济作物,是高品质蛋白和油脂的主要来源之一。低温、干旱、高盐等非生物胁迫因素严重影响了大豆的产量和品质。因此研究大豆基因在非生物胁迫信号传导途径中的作用,对于改善大豆的非生物胁迫耐受性和增加大豆产量具有非常重要的意义。

NAC(NAM,ATAF1/2,CUC1)基因家族是植物特有的转录因子家族,其蛋白序列的N端具有保守的NAC结构域。迄今为止,有关NAC家族成员生物功能的研究已涉及植物生长发育、生物防御、非生物胁迫反应及细胞形态建成等方面。中科院遗传与发育生物学研究所陈受宜课题组和张劲松课题组以栽培大豆(Glycine max)为实验材料,研究了NAC类蛋白的生化特性及其与非生物胁迫之间的关系。

他们从大豆54个NAC基因类似物中筛选到15个基因响应一种或多种非生物胁迫信号,并对GmNAC11和GmNAC20进行了进一步研究。结果表明,GmNAC11和GmNAC20被多种非生物胁迫和激素信号诱导;绿色荧光蛋白GFP亚细胞定位分析显示,GmNAC11和GmNAC20均定位于细胞核;凝胶阻滞电泳分析表明,GmNAC11和GmNAC20均可结合CGT[G/A]为基序的DNA序列;利用酵母和原生质体系统分析其转录活性,说明 GmNAC11具有转录激活活性而GmNAC20具有转录抑制活性。

在拟南芥中过量表达GmNAC11和GmNAC20,发现转GmNAC11的植株的耐盐性明显高于野生型,而转GmNAC20植株不仅提高了耐盐性,其抗冻性也明显提高,同时还促进了侧根的发育。GmNAC11和GmNAC20可结合DREB1A基因的启动子调控DREB1A及其它基因的表达从而提高植物耐逆性。GmNAC20参与调控的非生物胁迫信号通路可能与生长素信号通路有交叉反应。此外,研究人员也应用大豆毛状根转化系统分析了这两个基因在大豆根系耐逆中的作用,发现两个基因的过表达均可影响根的生长同时不同程度地提高了根系的耐盐性。

这项研究受到国家973,863和转基因专项资助,并在线发表于Plant Journal,2011 Jun 24. doi: 10.1111/j.1365-313X.2011.04687.x.

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