李會(huì)萍 黎幫勇 胡尚連 曹 穎
(1.西南科技大學(xué)植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室,綿陽(yáng) 621010; 2.四川省生物質(zhì)資源利用與改性工程技術(shù)研究中心, 綿陽(yáng) 621010)
2個(gè)慈竹NAC轉(zhuǎn)錄因子的克隆與組織表達(dá)分析
李會(huì)萍 黎幫勇 胡尚連*曹 穎
(1.西南科技大學(xué)植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室,綿陽(yáng) 621010;2.四川省生物質(zhì)資源利用與改性工程技術(shù)研究中心, 綿陽(yáng) 621010)
以慈竹轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合毛竹基因組數(shù)據(jù),采用同源克隆技術(shù)從慈竹中克隆到兩個(gè)NAC基因BeNAC1(GenBank注冊(cè)號(hào):KU550706)和BeNAC2(GenBank注冊(cè)號(hào):KU821586),分別編碼313和389個(gè)氨基酸殘基。蛋白功能域預(yù)測(cè)和保守結(jié)構(gòu)域多重對(duì)比分析表明,BeNAC1和BeNAC2基因均含有NAM保守域,其模擬的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)與已知晶體結(jié)構(gòu)的水稻模型蛋白高度相似。亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)分析顯示,BeNAC1主要集中在細(xì)胞質(zhì)中;BeNAC2則主要集中在細(xì)胞核中。表達(dá)分析表明,BeNAC1和BeNAC2具有相似的組織特異性表達(dá),在莖中表達(dá)量均明顯高于筍和葉片,且BeNAC1在除筍之外各組織中的表達(dá)量均顯著高于BeNAC2。
慈竹;NAC轉(zhuǎn)錄因子;克??;生物信息學(xué)分析;組織表達(dá)模式
慈竹(Bambusaemeiensis)是西南地區(qū)尤其四川省的主要竹種之一,其纖維具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,故具備生產(chǎn)較高強(qiáng)度紙張的條件[1]。由于開(kāi)花周期難以預(yù)測(cè),且開(kāi)花竹生長(zhǎng)即衰敗[2],使其傳統(tǒng)遺傳改良方法受到極大的限制。以往對(duì)慈竹在生長(zhǎng)狀況[3]、生理生化[4]、遺傳多樣性[5]、功能基因克隆[6]等方面的研究,為其品種改良提供了一定的基礎(chǔ),但有關(guān)NAC轉(zhuǎn)錄因子方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。
NAC轉(zhuǎn)錄因子是植物特有的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子,它的N端為高度保守的結(jié)構(gòu)域,C端為高度變異的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)[7~8]。自從Souer等從矮牽牛(Petuniahybrida)中克隆到第一個(gè)NAC基因NAM(no apical meristem)以來(lái)[9],NAC在植物生長(zhǎng)發(fā)育和逆境脅迫的響應(yīng)中的重要作用不斷被揭示[10]。如擬南芥(Arabidopsisthaliana)NAC1轉(zhuǎn)錄因子受生長(zhǎng)素誘導(dǎo),同時(shí)介導(dǎo)生長(zhǎng)素信號(hào)來(lái)促進(jìn)側(cè)根的發(fā)育[11]。水稻NAC29/31影響次生壁的發(fā)育,能夠激活MYB61,進(jìn)而激活次生壁纖維素合成基因(CESA)表達(dá),調(diào)控通路NAC29/31-MYB61-CESA影響水稻次生壁纖維素合成[10];而水稻OsNAC5和OsNAC6則參與調(diào)控逆境應(yīng)答,其表達(dá)受到旱、冷、高鹽等非生物脅迫和ABA的誘導(dǎo)[12];但對(duì)慈竹NAC轉(zhuǎn)錄因子的相關(guān)研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。
隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,RNA-Seq測(cè)序技術(shù)已經(jīng)成為了轉(zhuǎn)錄組分析的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),利用該技術(shù)得到慈竹轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)[13],本研究基于課題組慈竹轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù),克隆得到兩個(gè)NAC基因,并對(duì)其進(jìn)行生物信息學(xué)分析以及組織特異性表達(dá)分析,為慈竹品質(zhì)改良提供一定基礎(chǔ)。
1.1 植物材料
以慈竹的筍(100 cm)、未展開(kāi)葉、展開(kāi)葉、莖為試驗(yàn)材料,于液氮中保存,置于-80℃超低溫冰箱中備用(以上植物材料皆取自西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院資源圃)。
1.2 主要試劑和菌種
Plant RNA Kit試劑盒、DNA膠回收試劑盒購(gòu)自O(shè)mega Bio-tec公司;LA-Taq聚合酶、pMDTM19-T載體、PrimeScript?RT reagent Kit(Perfect DNA)反轉(zhuǎn)錄試劑盒、EcoRⅠ、HindⅢ等購(gòu)自寶生物工程(大連)TaKaRa公司;質(zhì)粒小提試劑盒、X-Gal等購(gòu)自北京天根公司;Green View染料購(gòu)自BioBRK公司;大腸桿菌DH5α感受態(tài)由本試驗(yàn)室制備。
1.3 試驗(yàn)方法1.3.1 慈竹總RNA的提取和cDNA的合成
參照Plant RNA Kit試劑盒說(shuō)明書(shū)方法提取慈竹筍(高100 cm)、未展開(kāi)葉、展開(kāi)葉、莖等組織總RNA。以O(shè)ligo dT為引物,按照PrimeScript?RT reagent Kit prefect real Time反轉(zhuǎn)錄試劑盒說(shuō)明書(shū)的方法將總RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA。
1.3.2 慈竹BeNAC1和BeNAC2的克隆
以慈竹轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)(plantTFDB)中的毛竹NAC基因序列,采用Primer Premier 5.0軟件設(shè)計(jì)2對(duì)引物(BeNAC1-F和BeNAC1-R;BeNAC2-F和BeNAC2-R,表1),以慈竹筍的cDNA為模版分別進(jìn)行擴(kuò)增。PCR的反應(yīng)條件為:95℃預(yù)變性3 min,95℃變性30 s,55℃退火30 s,72℃延伸分為1 min(BeNAC1)和1∶20 min(BeNAC2),30個(gè)循環(huán),72℃延伸10 min,4℃保持。
表1慈竹BeNAC1和BeNAC2基因克隆和Real-timePCR分析所用引物
Table1PrimersusedinBeNAC1andBeNAC2genescloningandreal-timePCRanalysisinB.emeiensis
引物Primers引物序列Primersequences(5′?3′)BeNAC1FATGAGGATGACGTGGTGCAACAGCTTCBeNAC1RTCAAGGACCAAAGCTATTCCTTCCTGCBeNAC2FATGGCGAGGTCGTGGCTTATAACTGGTABeNAC2RCTAGATGCGATCCAGCCAGCTTCCAATGBeTublin?RTFGCCGTGAATCTCATCCCCTTBeTublin?RTRTTGTTCTTGGCATCCCACATBeNACI?RTFTCTTCCAGACGCAGCCCAGGCAGTGBeNACI?RTRCCTGTTATTTGGGACCCCCTGGCTGBeNAC2?RTFGCCTGAAGGATGACGCTGAGAACCCBeNAC2?RTRTGGGCAGTCAAAAGGAAGCAATGTT
將回收純化的的PCR產(chǎn)物插入到pMDTM19-T載體(大連TaKaRa公司)克隆載體,在上海英濰捷基公司測(cè)序。
1.4慈竹BeNAC1和BeNAC2基因的生物信息學(xué)分析
用NCBI在線工具Conserved對(duì)兩個(gè)NAC編碼的氨基酸序列的結(jié)構(gòu)域進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得其它物種的NAC功能性氨基酸和核苷酸序列,DAMBE檢測(cè)飽和度[14~15],用ModelGenerator選擇最適建樹(shù)模型[16],整理后導(dǎo)入Mega7.0軟件,用最大似然法(Maximum Likehood,ML)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(Bootstrap參數(shù)為1000 replicates)。用ClustalX1.8.3軟件對(duì)不同植物的NAC轉(zhuǎn)錄因子的NAM結(jié)構(gòu)域進(jìn)行多重序列比對(duì)分析。MEME、SOPMA、Phyre2.0等在線工具分別對(duì)NAC蛋白序列進(jìn)行模體、二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)分析。用Yloc[17~18]進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)分析(選擇模型:Plants YLoc-HighRes)。
1.5 慈竹BeNAC1和BeNAC2的組織表達(dá)分析
根據(jù)測(cè)序的慈竹BeNAC1和BeNAC2基因的全長(zhǎng)序列,設(shè)計(jì)real-time PCR引物(BeNAC1-RTF和BeNAC1-RTR;BeNAC2-RTF和BeNAC2-RTR,表1)。并以慈竹Tublin基因作為內(nèi)參,引物為BeTublin-RTF和BeTublin-RTR。按照Real Master Mix(SYBR Green)試劑盒中20 μL體系的說(shuō)明加樣。在iQ5 Multicolor Real-Time PCR自動(dòng)擴(kuò)增儀上進(jìn)行real-time PCR反應(yīng)。每個(gè)樣品重復(fù)3次,最后采用2-ΔΔCt法[19]進(jìn)行結(jié)果分析。
2.1 慈竹BeNAC1和BeNAC2基因的克隆及鑒定
以慈竹筍的cDNA為模版進(jìn)行克隆,獲得兩條約1 000 bp的片段。測(cè)序結(jié)果顯示,獲得的BeNAC1和BeNAC2基因的開(kāi)放閱讀框長(zhǎng)度分別為939和1 167 bp,分別編碼313和389個(gè)氨基酸(圖1)。用NCBI在線工具Conserved[20]分別對(duì)其進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè),BeNAC1和BeNAC2轉(zhuǎn)錄因子分別在67-208和57-201氨基酸位點(diǎn)含有NAM保守結(jié)構(gòu)域。NAM保守結(jié)構(gòu)域是NAC家族轉(zhuǎn)錄因子的特征結(jié)構(gòu)域,進(jìn)一步確認(rèn)BeNAC1和BeNAC2轉(zhuǎn)錄因子屬于NAC家族。將所得的新序列分別命名為BeNAC1和BeNAC2,GenBank注冊(cè)號(hào)分別為KU550706和KU821586。
圖1 慈竹BeNAC1(A)和BeNAC2(B)基因的核苷酸序列及其編碼的氨基酸序列 下劃線部分為NAM結(jié)構(gòu)域;“*”代表終止密碼子Fig.1 The nucleotide and encoded amino acid sequences of BeNAC1(A)and BeNAC2(B) The underlined part is the NAM domain; “*” represents the stop codon
2.2 慈竹BeNAC1和BeNAC2基因進(jìn)化樹(shù)分析
分別以BeNAC1和BeNAC2的氨基酸序列為探針,通過(guò)Blast P程序從NCBI在線數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到與慈竹BeNAC1和BeNAC2同源性較高其他植物NAC序列。擬南芥ANAC036(NP_565404)、ANAC001(EFH68348)、CUC1(NP_188135)、SND2(AT4G28500.1)、SND3(AT1G28470.1)、VND6(NP_201044)、VND7(NP_177338)、ANAC008(At1g25580);水稻ONANC003(AK061716);矮牽牛NAM(CAA63102)和煙草TERN(BAA78417)。利用MEGA7.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)(建樹(shù)模型JTT+I+F+G)。如圖2所示,BeNAC1與ONAC003、SND2和SND3聚在一個(gè)分支上;BeNAC2與ANAC008聚在一個(gè)分支上。這兩個(gè)分支皆屬于第II組中ONAC003亞家族[21],可以推測(cè)BeNAC1和BeNAC2分別與ONAC003/SND2/SND3和ANAC008在進(jìn)化上的親緣關(guān)系上具有一定的相似性。用ModelGenerator進(jìn)行氨基酸替代率分析,每個(gè)氨基酸的頻率分別為5.46%(A),4.88%(R),4.75%(N),5.64%(D),1.91%(C),4.19%(Q),7.14%(E),7.14%(G),3.77%(H),4.08%(I),6.83%(L),6.66%(K),2.22%(M),3.68%(F),6.06%(P),9.08%(S),5.84%(T),1.86%(W),3.28%(Y)和5.53%(V)。根據(jù)分析的數(shù)據(jù)顯示,氨基酸的替換率在0.00~2.19。
圖2 BeNAC1、BeNAC2和其他植物NAC的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig.2 The phylogenetic tree of BeNAC1 and BeNAC2 protein
用Clustal W程序?qū)eNAC1和BeNAC2與擬南芥ANAC036(NP_565404)、ANAC001(EFH68348)、CUC1(NP_188135);水稻ONANC003(AK061716)、OsNAC5(BAA89799)和矮牽牛NAM(CAA63102)的NAC家族成員進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域多重比對(duì)分析。結(jié)果表明,BeNAC1和BeNAC2與ONAC003轉(zhuǎn)錄因子N端保守域的氨基酸相似性最高(圖3),這與上述進(jìn)化樹(shù)分析的結(jié)果保持一致。且整個(gè)NAM結(jié)構(gòu)域均含有相同的、保守性高的氨基酸。
圖3 BeNAC1和BeNAC2的NAM保守結(jié)構(gòu)域多重比對(duì)分析 “*”表示保守氨基酸;“:”表示保守替換;“.”表示非保守替換;“-”表示缺失;陰影的黑色、藍(lán)色、灰色分別表示保守性為100%、≥75%、≥50%的氨基酸;A~D為NAC轉(zhuǎn)錄因子N端保守區(qū)的保守亞域Fig.3 Multiple alignment analysis of NAM conservative structure domain in BeNAC1 and BeNAC2 “*” represents a conserved amino acid; “:” represents a conservative replacement; “.” represents non conservative replacement; “-” means missing; The shadow of the black, blue, grey represent conservative amino acid was 100%, ≥75%, ≥50%; A-D is a conserved subunit of the NAC transcription factor N terminal conserved region
2.3慈竹BeNAC1和BeNAC2蛋白的保守基序分析
利用MEME[22]在線工具對(duì)慈竹、水稻、擬南芥的NAC轉(zhuǎn)錄因子編碼的蛋白序列模體進(jìn)行識(shí)別分析(圖4)。通常情況下,系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析中聚在一個(gè)亞組的蛋白質(zhì)會(huì)有相似的motif組成,可以看出,BeNAC1、BeNAC2、ONAC003、SND2、SND和ANAC008均具有5個(gè)Motif。Motif 4、1、3、2分別對(duì)應(yīng)NAM多重比對(duì)分析A、B、C和D四個(gè)亞域,其中Motif 2基序末端序列中包含了NAM多重比對(duì)分析中未列出的E亞族序列,可以看出其氨基酸序列保守性不高。
蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)表明,這兩種蛋白都是以無(wú)規(guī)則卷曲為主,其中BeNAC1和BeNAC2中分別含有26.84%和32.47%的α-螺旋,10.03%和10.05%的β-轉(zhuǎn)角,18.88%和15.72%的延伸鏈與44.25%和41.75%的無(wú)規(guī)則卷曲。以c3ulxA為模型[23],用Phyre2.0[24]對(duì)BeNAC1和BeNAC2進(jìn)行三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示,這兩個(gè)蛋白與c3ulxA的三級(jí)構(gòu)型高度相似(c3ulxA:已經(jīng)被X-Ray解析出晶體模型;PDB ID:3ULX)。圖5可以看出BeNAC1和BeNAC2的三級(jí)結(jié)構(gòu)主要以β-折疊為主,有少部分的α-螺旋。Yloc亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)結(jié)果表明,BeNAC1集中于細(xì)胞質(zhì)中的概率是75.5%(可信度為0.69);BeNAC2則集中于細(xì)胞核中的概率為88.7%(可信度為0.93)。
圖4 BeNAC1和BeNAC2蛋白保守基序分析Fig.4 The conserved motif analysis of BeNAC1 and BeNAC2 protein
圖5 NAC蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) A.模型c3ulxA的三級(jí)結(jié)構(gòu);B. BeNAC1的三級(jí)結(jié)構(gòu);C. BeNAC2的三級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.5 NAC protein tertiary structure prediction A. The tertiary structure of model c3ulxA; B. The tertiary structure of BeNAC1; C. The tertiary structure of BeNAC2
2.4慈竹BeNAC1和BeNAC2的組織表達(dá)模式分析
分別取慈竹的筍(100 cm)、未展開(kāi)葉、展開(kāi)葉和莖,通過(guò)熒光定量檢測(cè)BeNAC1和BeNAC2基因在不同組織中的表達(dá)情況。BeNAC1在慈竹中的表達(dá)量為莖>展開(kāi)葉>筍>未展開(kāi)葉;BeNAC2中為莖>筍>展開(kāi)葉>未展開(kāi)葉(圖6)??梢钥闯鰞蓚€(gè)基因在莖中的表達(dá)量皆大于在其它組織中的表達(dá)量。特別是BeNAC1在莖中表達(dá)量幾乎是筍中表達(dá)量的12倍,未展葉表達(dá)量最低;BeNAC2在莖中表達(dá)量為筍中表達(dá)量的2倍多,在展開(kāi)葉和未展葉中表達(dá)量最少。
圖6 同一慈竹NAC基因在不同組織中的表達(dá)分析Fig.6 The same sinocalamus affinis NAC gene expression analysis in different organizations
近年來(lái)植物細(xì)胞次生壁形成的調(diào)控取得了顯著的進(jìn)展,而NAC作為關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,在其中起著舉足輕重的作用。目前,對(duì)次生生長(zhǎng)相關(guān)NAC的研究大都集中在水稻、擬南芥等模式植物中[10]。慈竹是造紙工業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料,提高其纖維素含量有著重要的意義,但目前對(duì)慈竹次生生長(zhǎng)相關(guān)的NAC研究鮮見(jiàn)報(bào)道。
本研究克隆了2個(gè)慈竹NAC轉(zhuǎn)錄因子BeNAC1和BeNAC2。序列分析表明,這兩個(gè)基因都含有NAM特征結(jié)構(gòu)域。根據(jù)保守氨基酸的分布,該NAM結(jié)構(gòu)域可以分為A、B、C、D等四個(gè)亞域[21],其中A、C和D亞域高度保守,B和E兩個(gè)亞域的氨基酸富于變化[9](B和E子結(jié)構(gòu)域在Ⅱ組中不保守,而在Ⅰ組的NAP,AtNAC3,ATAF和OsNAC3亞組中保守)[25],因?yàn)镋亞域氨基酸在此處的的保守性極低[21],變化很大。此處未將E亞域序列包含在保守結(jié)構(gòu)域內(nèi)。由于N端存在保守的堿性氨基酸,這些氨基酸使NAC蛋白相應(yīng)的表面上富含正電荷,很有可能直接參與了與DNA的結(jié)合[26]。
研究已經(jīng)表明,ONAC003(SNAC3)能增強(qiáng)水稻對(duì)高溫、干旱和滲透脅迫的耐受性。SNAC3介導(dǎo)活性氧(ROS)代謝,正向調(diào)控ROS清除基因的表達(dá),故而增強(qiáng)了水稻對(duì)脅迫的耐受能力[27]。SND2/3除了能夠調(diào)節(jié)纖維素和半纖維素的生物合成外,還參與木質(zhì)素聚合和信號(hào)傳導(dǎo)[28]。ANAC008能夠編碼γ反應(yīng)抑制因子(SOG1),可能對(duì)DNA的損傷有多重響應(yīng)。通過(guò)進(jìn)化樹(shù)比對(duì)分析發(fā)現(xiàn),這些功能性NAC與BeNAC1和BeNAC2進(jìn)化關(guān)系比較近,同屬于ONAC003亞族。所以推測(cè)他們?cè)诠δ苌弦簿哂幸欢ǖ南嗨菩?,BeNAC1轉(zhuǎn)錄因子除了能參與植物的非生物脅迫下的防御應(yīng)答,還可能參與纖維細(xì)胞的發(fā)育調(diào)控;BeNAC2除了有上述功能外,還可能參與SOG1的合成調(diào)控。另外,表達(dá)分析表明BeNAC1和BeNAC2基因在莖中的表達(dá)量都遠(yuǎn)高于其它組織。與其他組織相比,莖部具有較高的纖維素含量,這些證據(jù)暗示,這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子可能參與慈竹莖部的纖維素合成調(diào)控過(guò)程,與系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的聚類(lèi)結(jié)果一致。但以上推測(cè)均需要進(jìn)一步的深入研究與驗(yàn)證。
1.周宗昌.全慈竹漿生產(chǎn)紙袋紙研究[J].西南造紙,1989(2):30-31.
Zhou C Z.Study on the production of paper bags fromBambusaemeiensispulp[J].Southwest Pulpand Paper,1989(2):30-31.
2.謝寅峰,張春霞,丁雨龍.竹子開(kāi)花人工誘導(dǎo)與逆轉(zhuǎn)研究現(xiàn)狀及前景[J].浙江農(nóng)林學(xué)院學(xué)報(bào),2000,17(4):436-440.
Xie Y F,Zhang C X,Ding Y L.Research status and Prospect of artificial induction and reversion of bamboo flowering[J].Journal of Zhejiang A &F University,2000,17(4):436-440.
3.劉慶,何海,沈昭萍.成都地區(qū)慈竹生長(zhǎng)狀況及其與環(huán)境因子關(guān)系的初步分析[J].四川環(huán)境,2001,20(4):43-46.
Liu Q,He H,Shen S P.Study on the Growth Status and Correlative Environment Factors of Bamboo,Bambusaemeiensisfrom Chengdu Region[J].Sichuan Environment,2001,20(4):43-46.
4.胡尚連,蔣瑤,陳其兵,等.四川2種叢生竹理化特性及纖維形態(tài)研究[J].植物研究,2010,30(6):708-712.
Hu S L,Jiang Y,Chen Q B,et al.Physical and Chemical Properties of 2 Species in Bamboos from the Different Regions in Sichuan Province[J].Bulletin of Botanical Research,2010,30(6):708-712.
5.陳其兵,蔣瑤,盧學(xué)琴,等.四川不同地區(qū)慈竹的遺傳多樣性研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,37(6):187-193.
Chen Q B,Jiang Y,Lu X Q,et al.Assessment of genetic diversity in Neosinocalamus affinis from different regions of Sichuan province[J] Journal of Northwest A&F University:Natural Science Edition,2009,37(6):187-193.
6.胡尚連,曹穎,黃勝雄,等.慈竹4CL基因的克隆及其生物信息學(xué)分析[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,37(8):204-210.
Hu S L,Cao Y,Huang S X,et al.Cloning and bioinformation analysis of 4CL gene inNeosinocalamusaffinis[J].ournal of Northwest A&F University:Natural Science Edition,2009,37(8):204-210.
7.Olsen A N,Ernst H A,Leggio L L,et al.NAC transcription factors:structurally distinct,functionally diverse[J].Trends in Plant Science,2005,10(2):79-87.
8.Riechmann J L,Heard J,Martin G,et al.Arabidopsistranscription factors:genome-wide comparative analysis among eukaryotes[J].Science,2000,290(5499):2105-2110.
9.Souer E,van Houwelingen A,Kloos D,et al.The no apical meristem gene ofPetuniais required for pattern formation in embryos and flowers and is expressed at meristem and primordia boundaries[J].Cell,1996,85(2):159-170.
10.Huang D,Wang S,Zhang B,et al.A gibberellin-mediated DELLA-NAC signaling cascade regulates cellulose synthesis in rice[J].Plant Cell,2015,27(6):1681-1696.
11.Xie Q,Frugis G,Colgan D,et al.Arabidopsis NAC1 transduces auxin signal downstream of TIR1 to promote lateral root development[J].Genes & Development,2000,14(23):3024-3036.
12.Takasaki H,Maruyama K,Kidokoro S,et al.The abiotic stress-responsive NAC-type transcription factor OsNAC5 regulates stress-inducible genes and stress tolerance in rice[J].Molecular Genetics and Genomics,2010,284(3):173-183.
13.楊傳鳳,曹穎,胡尚連,等.基于慈竹轉(zhuǎn)錄組MYB基因的克隆及脅迫誘導(dǎo)表達(dá)[J].森林與環(huán)境學(xué)報(bào),2015,35(1):60-66.
Yang C F,Cao Y,Hu S L,et al.Cloning of MYB gene based onBambusaemeiensistranscriptome and their induced expression under stresses[J].Journal of Forest and Environment,2015,35(1):60-66.
14.Xia X H,Xie Z,Salemi M,et al.An index of substitution saturation and its application[J].Molecular Phylogenetics and Evolution,2003,26(1):1-7.
15.Xia X,Lemey P.Assessing substitution saturation with DAMBE[M].//Lemey P,Salemi M,Vandamme A M.The phylogenetic handbook.Cambridge:Cambridge University Press,2009:611-626.
16.Keane T M,Creevey C J,Pentony M M,et al.Assessment of methods for amino acid matrix selection and their use on empirical data shows that ad hoc assumptions for choice of matrix are not justified[J].BMC Evolutionary Biology,2006,6:29.
17.Briesemeister S,Rahnenführer J,Kohlbacher O.Going from where to why-interpretable prediction of protein subcellular localization[J].Bioinformatics,2010,26(9):1232-1238.
18.Briesemeister S,Rahnenführer J,Kohlbacher O.YLoc-an interpretable web server for predicting subcellular localization[J].Nucleic Acids Research,2010,38(S2):W497-W502.
19.Pfaffl M W.A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR[J].Nucleic Acids Research,2001,29(9):e45.
20.Marchler-Bauer A,Derbyshire M K,Gonzales N R,et al.CDD:NCBI’s conserved domain database[J].Nucleic Acids Research,2015,43(D1):D222-D226.
21.Ooka H,Satoh K,Doi K,et al.Comprehensive analysis of NAC family genes inOryzasativaandArabidopsisthaliana[J].DNA Research,2009,34(6):239-247.
22.鐘慧.兩個(gè)油菜NAC基因的鑒定及其表達(dá)和功能的初步研究[D].武漢:華中師范大學(xué),2011.
Zhong H,Idengtification of twoNACgenes and their expression and function inBrassicanapus[D].Wuhan: Huazhong Normal Universiry,2011.
23.Bailey T L,Elkan C.Fitting a mixture model by expectation maximization to discover motifs in biopolymers[C].//Proceedings of the international conference on intelligent systems for molecular biology.Stanford,CA,1994.2:28-36
24.Chen Q F,Wang Q,Xiong L Z,et al.A structural view of the conserved domain of rice stress-responsive NAC1[J].Protein & Cell,2011,2(1):55-63.
25.Kelley L A,Mezulis S,Yates C M,et al.The Phyre2 web portal for protein modeling,prediction and analysis[J].Nature Protocols,2015,10(6):845-858.
26.張進(jìn)艷.玉米NAC轉(zhuǎn)錄因子家族特性分析及與水分脅迫相關(guān)性[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.
Zhang J Y.Characteristic analysis of NAC transcription factor family and correlation with water stress inZeamaysL.[D].Lanzhou:Gansu Agricultural University,2014.
27.Fang Y J,Liao K F,Du H,et al.A stress-responsive NAC transcription factor SNAC3 confers heat and drought tolerance through modulation of reactive oxygen species in rice[J].Journal of Experimental Botany,2015,66(21):6803-6817.
28.Hussey S G,Mizrachi E,Spokevicius A V,et al.SND2,a NAC transcription factor gene,regulates genes involved in secondary cell wall development inArabidopsisfibres and increases fibre cell area inEucalyptus[J].Bmc Plant Biology,2011,11:173.
National Natural Science Foundation of China(Nos.31400257,31400333); Breeding Program Fund Project by the 13th Five-Year Plan of Sichuan Province(Nos:16ZS212301); Fund of Engineering Research Center for Biomass Resource Utilizaiton and Modification of Sichuan Province(Nos.12zxsk07,13zxsk01); Graduate innovation fund of Southwest University of Science and Technology(Nos.16ycx069)
introduction:LI Hui-Ping(1991—),female,master,research mainly focuses on plant genetics and variety improvement.
date:2016-08-30
CloningandExpressionAnalysisofTwoNACTranscriptionFactorsinBambusaemeiensis
LI Hui-Ping LI Bang-Yong HU Shang-Lian*CAO Ying
(1.Lab of Plant Cell Engineering Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010;2.Engineering Research Center for Biomass Resource Utilization and Modification of Sichuan Province,Mianyang 621010)
Based on the transcriptome database ofBambusaemeiensisand genome information ofPhyllostachysheterocycla, the two NAC genes were cloned by homology cloning technology from the shoots ofB.emeiensis, named asBeNAC1(GenBank: KU550706) andBeNAC2(GenBank: KU821586), encoding 313 and 389 amino acids, respectively. By protein function prediction and conserved domain multiple alignment, both ofBeNAC1 andBeNAC2 contained NAM conserved region. By protein structure prediction, the putatived three-dimensional structure ofBeNAC1 andBeNAC2 protein was similar to a rice protein with known crystal structure. By subcellular localization prediction analysis, BeNAC1 was mainly concentrated in the cytoplasm, and BeNAC2 was mainly concentrated in the nucleus. Tissue expression pattern analysis showed thatBeNAC1 andBeNAC2 displayed similar tissue-specific, both having the highest expression on stems, whereas in addition to the bamboo shoots, the expression ofBeNAC1 in each tissue tested was higher than that ofBeNAC2.
Bambusaemeiensis;NAC transcription factors;clone;bioinformatics analysis;tissue expression pattern
國(guó)家自然科學(xué)基金(31400257,31400333);四川省“十三五”重點(diǎn)公關(guān)資助項(xiàng)目(16ZS212301);四川省生物質(zhì)資源利用與改性工程技術(shù)研究中心基金資助(12zxsk07,13zxsk01);西南科技大學(xué)研究生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(16ycx069)
李會(huì)萍(1991— ),女,碩士研究生,從事植物遺傳與品種改良研究。
* 通信作者:E-mail:hushanglian@126.com
2016-08-30
* Corresponding author:E-mail:hushanglian@126.com
S795.5
A
10.7525/j.issn.1673-5102.2016.06.013