番茄成熟相關(guān)NAC類基因的分離和功能初步鑒定與分析.pdf

1、NAC轉(zhuǎn)錄因子基因家族是植物所特有的基因家族，也是植物中最大的基因家族之一。NAC轉(zhuǎn)錄因子最初來源于矮牽牛NAM基因和擬南芥ATAF1、ATAF2和CUC基因的一段共有的序列。NAC轉(zhuǎn)錄因子家族基因在植物的生長和發(fā)育過程中起著重要的作用，通過在不同的發(fā)育階段和組織中表達(dá)調(diào)控植物的生長和發(fā)育，調(diào)節(jié)著胚胎的發(fā)育，頂端分生組織的形成，側(cè)根的發(fā)育，激素信號的傳導(dǎo)，對生物逆境和非生物逆境的反應(yīng)，果實(shí)的成熟等。 番茄（Lycopersico

2、n esculentum Mill．）果實(shí)成熟研究是目前研究的熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)室獲得了一株T—DNA插入的番茄成熟突變體，其植株的果實(shí)成熟特征與nor和rin突變體相近，果實(shí)很難成熟，且噴施乙烯并不能使其成熟，只是成熟期果實(shí)顏色比nor和rin突變體果實(shí)略深，通過對側(cè)翼序列的分析，發(fā)現(xiàn)T—DNA插入到NAC基因家族的一個成員中，我們把這個基因命名為Nur（Null ripe），其插入突變命名為Nur。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，Rin、Nur和No

3、r基因都是轉(zhuǎn)錄因子，表明轉(zhuǎn)錄因子在果實(shí)的發(fā)育中起著重要的調(diào)節(jié)作用，這些基因表型說明其可能在果實(shí)成熟反應(yīng)的上游調(diào)控著果實(shí)的成熟。生物信息學(xué)分析還發(fā)現(xiàn)，Rin基因的同源基因可能調(diào)控著草莓，擬南芥等非呼吸躍變型果實(shí)的成熟，表明在所有類型的果實(shí)中存在著共同的調(diào)控因子。而Nur和Nor基因同屬于NAC轉(zhuǎn)錄因子基因家族，兩者的同源性為65％。 因此，本實(shí)驗(yàn)通過生物信息學(xué)的手段，從Nur和Nor以及其他已如NAC基因入手，尋找一些可能與果實(shí)成

4、熟相關(guān)的NAC基因，分析這些NAC基因?qū)麑?shí)成熟的影響，這對闡明果實(shí)成熟的分子機(jī)理有著重要的理論意義，同時對生產(chǎn)實(shí)踐中的育種工作也有較大的應(yīng)用價值。本研究主要結(jié)果如下： 1．利用生物信息學(xué)的手段從番茄核酸數(shù)據(jù)庫中獲得了21個全長NAC基因，通過多序列聯(lián)配發(fā)現(xiàn)：番茄NAC基因N末端高度保守，而C末端高度差異；NAC結(jié)構(gòu)域由A、B、C、D、E五個亞結(jié)構(gòu)域組成。 2．通過構(gòu)建生物進(jìn)化樹并結(jié)合已知的NAC基因的功能、數(shù)字表達(dá)譜等

5、方法，對番茄中的NAC基因進(jìn)行了分類和初步的功能預(yù)測；篩選出兩個可能與果實(shí)成熟相關(guān)的基因：SGN—U213215（NAC15）、SGN—U213218（NAC18）。 3．利用RFIP分析了Nur基因在M82和LA716兩個番茄品種中的多態(tài)性，結(jié)果表明Nur基因在這兩個品種中有明顯的多態(tài)性，結(jié)果還顯示Nur基因?yàn)閱慰截惢颉?4．利用76個IL群體將Nur基因定位在番茄第2染色體的2—A區(qū)域。 5．克隆了三個全長

6、NAC基因：NAC15、NAC18、Nur基因，并通過了測序驗(yàn)定。 6．構(gòu)建了NAC18基因的超量表達(dá)和反義抑制植物遺傳轉(zhuǎn)化載體，Nur基因的超量表達(dá)植物遺傳轉(zhuǎn)化載體。 7．對全長Nur基因的RNA干涉株系進(jìn)行了分子及生理檢測發(fā)現(xiàn)：NurR2株系為轉(zhuǎn)基因株系，NurR2的果實(shí)不能成熟，沒有呼吸躍變，果實(shí)硬度顯著大于對照，種子與對照相比很小。 8．發(fā)現(xiàn)Nur基因的同源基因AtNAC2可能與擬南芥果實(shí)的成熟相關(guān)，表明