





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (24): 5128-5142.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.24.003
张琦1(
), 薛芙珍1(
), 杨秀洁1, 姜苏洋1, 黄雪娟1, 马佳怡1, 张哲文1, 徐杰飞2,*(
)
收稿日期:2025-07-02
接受日期:2025-09-03
出版日期:2025-12-22
发布日期:2025-12-22
通信作者:
联系方式:
张琦,E-mail:dqnuzhangqi@126.com。薛芙珍,E-mail:2031369445@qq.com。张琦和薛芙珍为同等贡献作者。
基金资助:
ZHANG Qi1(
), XUE FuZhen1(
), YANG XiuJie1, JIANG SuYang1, HUANG XueJuan1, MA JiaYi1, ZHANG ZheWen1, XU JieFei2,*(
)
Received:2025-07-02
Accepted:2025-09-03
Published:2025-12-22
Online:2025-12-22
摘要:
【目的】盐碱胁迫是制约大豆生产的重要非生物胁迫之一,烟酰胺酶基因GmNIC1是大豆体内合成NAD+的关键酶基因,具有参与非生物胁迫应答的功能,探究GmNIC1在盐碱胁迫下的功能,为大豆耐盐碱育种奠定基础。【方法】以大豆栽培品种合丰25为受体,创制GmNIC1-OE(基因过表达)和GmNIC1-KO(基因敲除)转基因T3代大豆植株,并测定其在盐碱胁迫下的生长情况和生理指标。通过对野生型(WT)、GmNIC1-OE和GmNIC1-KO植株进行转录组测序,并进行GO功能富集和KEGG通路富集分析。根据3种对比组合的差异表达基因构建蛋白质关系互作网络,并从中筛选出与GmNIC1互作的蛋白,利用实时荧光定量PCR方法对其进行验证。【结果】GmNIC1-OE植株在盐碱胁迫后,表现出新生叶片黄化但叶柄直立且株高增加;GmNIC1-KO植株叶片萎蔫干枯、茎秆严重黄化近乎死亡;WT植株茎秆基部黄褐、叶片黄化萎蔫程度轻于GmNIC1-KO植株。与WT和GmNIC1-KO植株相比,GmNIC1-OE植株的NAD+含量上升,NADP+含量下降,从而使葡萄糖积累,提高SOD酶和CAT酶活性,使O2-和H2O2的含量降低。转录组测序发现OE-1 vs KO-1对比组合共获得747个差异表达基因,包括622个上调表达差异基因和125个下调表达差异基因,这一组合的差异表达基因数远高于其他2组。3组对比组合的差异表达基因功能主要集中在催化活性、转录调控活性、氧化还原酶活性(作用于NADP(H))等;代谢通路主要集中在次生代谢物的生物合成、外源性物质代谢、硫代葡萄糖苷生物合成、半乳糖代谢、MAPK信号通路、谷胱甘肽代谢等。从中筛选出4个与GmNIC1相关的蛋白,推测Glyma.04G055000与GmNIC1正向互作,Glyma.12G086500与GmNIC1反向互作。【结论】GmNIC1通过提高植物体内NAD+含量和降低NADP+含量来积累葡萄糖,提高抗氧化酶活性来清除ROS,从而增强植物抵抗盐碱胁迫的能力。GmNIC1蛋白联合Glyma.04G055000和Glyma.12G086500共同调节盐碱胁迫下大豆幼苗的生长。
张琦, 薛芙珍, 杨秀洁, 姜苏洋, 黄雪娟, 马佳怡, 张哲文, 徐杰飞. 大豆烟酰胺酶GmNIC1在盐碱胁迫下的功能研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(24): 5128-5142.
ZHANG Qi, XUE FuZhen, YANG XiuJie, JIANG SuYang, HUANG XueJuan, MA JiaYi, ZHANG ZheWen, XU JieFei. Study on the Function of Soybean Nicotinamide Enzyme GmNIC1 Gene Under Saline Alkali Stress[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(24): 5128-5142.
表1
PCR引物序列"
| 用途Purpose | 引物Primer | 序列Sequence (5′-3′) |
|---|---|---|
| 基因过表达 Gene overexpression | GmNIC1-OE-F | AATTTGGCGCCGAAAGAACC |
| GmNIC1-OE-R | GCCTGAGTGTTGCATTTGGG | |
| 基因敲除 Gene knockout | GmNIC1-KO-F | GCATAGTACTTGCTTTGCGTTGG |
| GmNIC1-KO-R | CTCGTGAACAACCTTTGGCTAGG | |
| 基因表达分析 Analysis of gene expression | Actin-F | GATCTACCATGTTCCCAAGT |
| Actin-R | ATAGAGCCACCAATCCAGAC | |
| qGmNIC1-F | GCGTGGTAAAGATGTTCAAGAGT | |
| qGmNIC1-R | CAATATTCGTACTGCCCAAACCA | |
| qGlyma.04G055000-F | ATCTGAGGAGATGCGGAGGA | |
| qGlyma.04G055000-R | CAGTGCTGGATTAACCCCCT | |
| qGlyma.12G086500-F | CGAGTAGAGGAGGAAACAAAACGA | |
| qGlyma.12G086500-R | ATTCTCTCTCCCTTCTCTGGCA | |
| qGlyma.13G242100-F | CGACAGGGGTCCATATCCAG | |
| qGlyma.13G242100-R | CGCTGCAATTCCCCAGTAGA | |
| qGlyma.14G114300-F | CGTAGGAACTGGGTTGGTGT | |
| qGlyma.14G114300-R | CCGACGAAGATGTAAGCGGA |
表3
蛋白互作分析筛选出与GmNIC1相关的蛋白信息"
| 序号 Number | 交点 Node | 分数 Score | 功能注释 Functional annotation |
|---|---|---|---|
| 1 | Glyma.04G055000 | 988 | Omega-酰胺酶 Omega-amidase |
| 2 | Glyma.12G086500 | 939 | 磷酸盐转运系统蛋白 Phosphate transport system protein |
| 5 | Glyma.13G242100 | 959 | 天冬酰胺合成酶 Asparagine synthetase |
| 6 | Glyma.14G114300 | 954 | ATP依赖性RNA解旋酶 ATP dependent RNA helicase |
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