GhNAC83在唐菖蒲球茎休眠中的作用解析

来源 :中国园艺学会2017年学术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:moli2146
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  唐菖蒲(Gladiolus hybridus)为鸢尾科(Iridaceae)唐菖蒲属多年生球根花卉,是国内外重要的切花之一.在中国,唐菖蒲反季节切花的价格是自然花期的5~10倍,经济效益很高,已成为主要的生产模式.但是,唐菖蒲切花生产的繁殖材料球茎具有生理休眠的特性,秋季球茎采收后需经2~4个月的低温处理才能解除休眠.目前反季节生产用的唐菖蒲球茎完全依赖进口,价格昂贵,极大地限制了我国唐菖蒲的反季节切花生产.因此,研究唐菖蒲的休眠机理,通过基因工程手段调控唐菖蒲的休眠,是解决上述实际生产问题的有效途径之一.休眠是植物在进化过程中为度过不良环境条件形成的一种生理特性,它受环境和植物内源激素等因素共同调控,其中脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)被认为是调控植物休眠最主要的内源激素.大量研究表明NAC(NAM、ATAF1、ATAF2和CUC2)转录因子响应ABA.NAC是植物特有的一类转录因子,是植物基因组中最大的转录因子家族之一,广泛参与植物早熟性衰老、生物和非生物胁迫应答、激素信号途径的转导、细胞分裂分化等过程,在植物的生长发育过程中起重要作用.以唐菖蒲品种超级玫瑰为试验材料.以籽球的总RNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术,获取GhNAC83全长序列;采用Real-time PCR技术分析GhNAC83在球茎解除休眠过程中的表达量;采用酶切和重组质粒的技术,将GhNAC83与pSUPER1300质粒中的GFP进行融合并注射烟草,观察GhNAC83的亚细胞定位;利用酵母系统,分析GhNAC83转录激活域;利用VIGS技术对基因进行沉默.从唐菖蒲休眠解除的转录组文库筛选获得了一个表达下调显著的NAC转录因子成员.该基因的开放阅读框(ORF)长度为660 bp,编码219个氨基酸,与拟南芥NAC Ⅲ-2亚家族的AtNAC083亲缘关系最近,因此将其命名为GhNAC83.在唐菖蒲球茎休眠解除过程中,GhNAC83的表达量逐渐下调,这与其在转录组数据库中的表达趋势一致.此外,使用ABA处理唐菖蒲休眠解除的球茎,能诱导GhNAC83的表达,我们推断GhNAC83响应ABA.亚细胞定位试验发现,GhNAC83定位于细胞核中,表明其为核蛋白.酵母转录激活试验发现GhNAC83全长及C端161~219 aa的片段均具有转录激活活性,此结果与前人结果一致.对休眠球茎进行GhNAC83基因沉默,发现沉默GhNAC83的唐菖蒲球茎休眠解除速度显著加快,并且芽和根的生长较长.此外,休眠解除Marker基因GhdUTPase在沉默球茎里表达量显著高于对照,表明GhNAC83具有抑制茎休眠解除的功能.通过本研究,我们初步解析了GhNAC83基因在唐菖蒲球茎休眠解除中的作用,其结果为进一步研究GhNAC83在调控唐菖蒲球茎休眠解除中的作用机理奠定了重要基础.
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