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谷子转录因子SiNF-YA6的过表达提高转基因植株对低氮胁迫的抗性

文献类型： 中文期刊

作者： 方广宁;胡利芹;王二辉;薛飞洋;马有志;徐兆师;李连城;周永斌;刁现民;贾冠清;陈明;闵东红

作者机构：

关键词： 谷子(Setaria italica);核转录因子A亚基;功能分析;低氮胁迫

期刊名称：中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2015 年 48 卷 20 期

页码： 3989-3997

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】核转录因子Y(nuclear transcription factor Y,NF-Y)属于一类广泛存在于真核生物中的转录因子基因家族,参与植物生长发育、胁迫响应等过程,但其参与低氮胁迫响应的研究尚未报道。从抗旱及耐瘠薄的谷子中分离出一个新的NF-Y类转录因子基因Si NF-YA6,对其表达模式和生物学功能进行分析。【方法】通过对谷子低氮处理前后的转录组差异表达谱分析,鉴定出一个受低氮诱导表达明显上调的的NF-Y类转录因子A亚基基因Si NF-YA6。利用DNAMAN和MEGA6.0软件对Si NF-YA6进行系统进化树分析;通过Real-time PCR方法分析Si NF-YA6在不同处理条件下的表达模式;并将Si NF-YA6蛋白进行亚细胞定位;通过Si NF-YA6转化拟南芥,对Si NF-YA6的功能进行鉴定。【结果】Si NF-YA6全长714 bp,编码237个氨基酸,包含一个由62个氨基酸组成的CBF保守域。系统进化树分析结果表明,NF-YA类蛋白家族一共分为6个组,Si NF-YA6属于第5组。Si NF-YA6与一个水稻NF-YA类蛋白(Os03g07880)同源性最高(77.4%)。Si NF-YA6表达模式分析结果显示,Si NF-YA6在受到低氮胁迫时,其表达量显著上调,在处理5 d时,其表达量达到最高,较处理前表达量上调约5倍。同时Si NF-YA6在高盐、干旱、ABA处理条件下的表达量也呈现上升趋势。Si NF-YA6对于SA、GA处理无明显响应。组织特异性表达分析显示,Si NF-YA6主要在谷子的根部表达。蛋白亚细胞定位结果显示,Si NF-YA6主要定位于植物的细胞核及细胞膜上。低氮胁迫抗性试验结果显示,在未处理条件下,Si NF-YA6转基因拟南芥与野生型拟南芥长势无明显差异,但在低氮(总氮含量为1 mmol·L-1)处理条件下,Si NF-YA6转基因拟南芥的总根长及主根长均明显高于野生型拟南芥,鲜重也明显大于野生型植株,并达到显著性差异(P<0.01),表明过表达Si NF-YA6显著提高转基因植物耐低氮胁迫的能力。下游基因表达分析结果显示在Si NF-YA6转基因拟南芥中氮转运相关基因(NRT2.1和NRT2.4)的表达量显著提高。同时,Si NF-YA6转基因拟南芥对于高盐与干旱胁迫的抗性与野生型拟南芥无明显差异。【结论】过表达谷子NF-Y类转录因子基因Si NF-YA6通过提高氮转运基因的表达显著提高转基因植株在低氮条件下的抗性。

分类号： S515

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