番茄低温响应转录因子NAC4的功能鉴定及调控机理研究

基本信息
批准号:31301789
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:刘辉
学科分类:
依托单位:中国热带农业科学院橡胶研究所
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:谈太明,徐长城,黄树苹,谈杰,张敏,王春丽,陈霞
关键词:
番茄NAC转录因子细胞壁低温胁迫生长发育
结项摘要

NAC transcription factors play vital roles in regulating plant growth and developmental processes as well as in response to abiotic stresses. In our previous study, a novel NAC transcription factor gene, NAC4 was differentially expressed between Solanum habrochaites and S.lycopersicum under cold stress, and there were some obvious differences in the deduced amino acid sequences of ShNAC4 and SlNAC4. Preliminary functional analysis indicated that the ShNAC4 overexpression transgenic plants were dwarf, unable to stand erect, and hypersensitive to cold stress as compared with the non-transgenic plants. Co-expression analysis showed that the expression of NAC4 is highly correlated with pectin methylesterase and ACC synthase gene. We surmised that NAC4 may negatively regulate cold tolerance by regulating cell wall development and/or ethylene biosynthesis in tomato. To further elucidate the function and regulatory mechanism of NAC4 in growth and development, and cold stress response in tomato, and reveal whether the differences in sequence between ShNAC4 and SlNAC4 would lead to a change in molecular and biological functions, the expression patterns, subcellular localization, transcriptional activation, the functions and regulatory mechanisms of ShNAC4 and SlNAC4 in response to cold stress, cell wall development,and ethylene biosynthesis will be compared and analyzed. Based on these, the relationship between cell wall development, ethylene biosynthesis, and cold tolerance will be further explored in this study.

NAC转录因子在调控植物生长发育及非生物逆境应答中发挥着重要作用。前期,我们发现低温胁迫下一新的NAC转录因子基因(NAC4)在多毛番茄和普通番茄中差异表达,且多毛番茄ShNAC4与普通番茄SlNAC4在氨基酸序列上差异较大。初步分析表明,超量表达ShNAC4转基因植株矮化,难直立,对低温更敏感。共表达分析表明NAC4同果胶甲酯酶及ACC合成酶具有相似的表达模式。我们推测NAC4可能通过调控细胞壁发育和/或乙烯生物合成负调控番茄的抗寒性。为进一步阐明NAC4在番茄生长发育、低温应答中的功能及其调控机制,揭示ShNAC4和SlNAC4序列的差异是否会导致二者分子及生物学功能的不同,本项目将对ShNAC4和SlNAC4的表达模式、亚细胞定位、转录激活活性、在低温应答、细胞壁发育、乙烯生物合成中的功能及调控机制进行比较分析,并在此基础上,进一步探究细胞壁发育、乙烯生物合成与植株抗寒性之间的关系。

项目摘要

前期, 我们发现低温胁迫下NAC转录因子NAC4在多毛番茄和普通番茄中差异表达。本项目分别从多毛番茄和普通番茄克隆了ShNAC4和SlNAC4。二者编码蛋白均含NAC保守结构域,序列相似性96.5%,有14个氨基酸位点发生变异。组织表达谱分析表明,ShNAC4和SlNAC4在多毛番茄和普通番茄各组织中的表达模式相似,均以在老叶中的表达量最高,花其次。ShNAC4和SlNAC4均受低温、干旱和高盐胁迫诱导表达,且在胁迫处理后期,SlNAC4的表达显著高于ShNAC4。亚细胞定位和转录激活活性分析表明,ShNAC4和SlNAC4均定位于细胞核,都没有转录激活活性。为解析NAC4的功能,我们构建了ShNAC4超量、SlNAC4超量和RNAi植物表达载体,并获得转基因植株。同野生型相比,ShNAC4转基因株系植株矮化,叶片失水速率及衰老加快,对低温、干旱和高盐等非生物胁迫的抗性降低。采用RNA-Seq技术对正常及低温胁迫下,转基因株系和野生型间基因表达差异进行了分析,鉴定了一批受ShNAC4调控的下游基因。通过分析发现,转基因株系与野生型间差异表达基因主要富集在“代谢”、“细胞进程”和“胁迫应答”等生物学进程。在胁迫应答相关差异表达基因中,绝大多数基因的表达被抑制。这些基因中有些已被证实正调控植物抗逆性,如Solyc07g014690.2.1、 Solyc07g040960.1.1、Solyc07g005210.2.1等。通过分析发现,乙烯生物合成途径ACS (Solyc02g063540.1.1)和ACO (Solyc04g009860.2.1、Solyc11g010400.1.1及Solyc09g089780.2.1)基因在转基因株系中上调表达,而乙烯信号转导途径ERF基因(Solyc04g012050.2.1、Solyc11g042560.1.1、Solyc12g009240.1.1、Solyc10g050970.1.1等) 在转基因株系中下调表达。以上结果表明,ShNAC4通过上调乙烯生物合成途径基因、抑制乙烯信号转导途径ERFs及其他非生物胁迫应答基因表达负调控番茄非生物胁迫抗性。本研究初步阐明了ShNAC4负调控番茄非生物胁迫抗性的分子机制,为番茄非生物抗性遗传改良提供了重要候选基因,为进一步解析番茄非生物胁迫应答的分子调控网络奠定了基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
3

当归红芪超滤物对阿霉素致心力衰竭大鼠炎症因子及PI3K、Akt蛋白的影响

当归红芪超滤物对阿霉素致心力衰竭大鼠炎症因子及PI3K、Akt蛋白的影响

DOI:10.3969/j.issn.1008-0805.2022.07.18
发表时间:2022
4

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

DOI:10.7685/jnau.201807013
发表时间:2019
5

2000-2016年三江源区植被生长季NDVI变化及其对气候因子的响应

2000-2016年三江源区植被生长季NDVI变化及其对气候因子的响应

DOI:10.6046/gtzyyg.2020.01.32
发表时间:2020

刘辉的其他基金

批准号:11873027
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81560042
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:39670273
批准年份:1996
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:61672113
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51775040
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81271694
批准年份:2012
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21106057
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61772071
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21878320
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51703184
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61272169
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:21806002
批准年份:2018
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40905014
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31871337
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51402084
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51701073
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101384
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30770724
批准年份:2007
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:21706187
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51375047
批准年份:2013
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:61201408
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772307
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:31201000
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61003065
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10874081
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81771799
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:61863018
批准年份:2018
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41806150
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51402085
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500978
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30370484
批准年份:2003
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:51671079
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:50905018
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10604029
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41901411
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21607058
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100954
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772529
批准年份:2017
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:81200384
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11402178
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20877021
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:30801187
批准年份:2008
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51107054
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11505041
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21106170
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21376271
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61472034
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11074119
批准年份:2010
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51104134
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21277040
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11374151
批准年份:2013
资助金额:89.00
项目类别:面上项目
批准号:51577085
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:30371301
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:31670493
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51308553
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51776047
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81602465
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400589
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51908355
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31800165
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51272147
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61873283
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11901342
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572103
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51476045
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

西瓜低温诱导转录因子ClMYB的功能鉴定及其调控机制解析

批准号:31471894
批准年份:2014
负责人:孔秋生
学科分类:C1506
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

番茄冷诱导的新型转录因子功能鉴定及其启动子调控分析

批准号:30570995
批准年份:2005
负责人:张欣
学科分类:C0602
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
3

低温响应转录因子PubHLH在梨抗寒中的功能及其调控机理

批准号:31301758
批准年份:2013
负责人:黄小三
学科分类:C1503
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

番茄耐盐相关转录因子的鉴定和功能分析

批准号:30771461
批准年份:2007
负责人:欧阳波
学科分类:C1506
资助金额:29.00
项目类别:面上项目