





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (19): 3985-3999.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.014
收稿日期:2025-04-18
接受日期:2025-07-14
出版日期:2025-10-01
发布日期:2025-10-10
通信作者:
联系方式:
邹霈怡,E-mail:zoupeiyi@126.com。
基金资助:
ZOU PeiYi(
), LIU MeiYan, WANG Ying, LI RanHong(
)
Received:2025-04-18
Accepted:2025-07-14
Published:2025-10-01
Online:2025-10-10
摘要:
【目的】NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族,在植物抵抗低温等非生物胁迫过程中发挥重要作用。狗枣猕猴桃是最耐寒的猕猴桃之一,基于狗枣猕猴桃转录组数据获得一个响应低温的NAC转录因子家族成员——AkNAC2,通过构建过表达和抑制表达株系进一步研究AkNAC2在低温响应中的功能,为培育猕猴桃抗寒品种提供可用的基因资源。【方法】以狗枣猕猴桃叶片cDNA为模板克隆AkNAC2,利用生物信息学方法分析其序列信息和蛋白结构特征;利用GFP标记技术对AkNAC2进行亚细胞定位;通过转录组数据获得AkNAC2的组织表达特异性信息,qRT-PCR技术检测AkNAC2对低温、盐与水淹胁迫的响应。构建AkNAC2烟草过表达株系和狗枣猕猴桃抑制表达株系,分别比较低温处理后各转基因株系与对照的表型、生理生化指标及CBF通路相关基因表达量变化。【结果】AkNAC2的CDS长为897 bp,具有NAC基因家族保守结构域。AkNAC2编码298个氨基酸组成的亲水性、酸性蛋白,其启动子序列含多个非生物胁迫响应元件。系统进化分析表明,AkNAC2与毛花猕猴桃NAC2蛋白亲缘关系较近。亚细胞定位显示,AkNAC2定位在细胞核内。AkNAC2在狗枣猕猴桃叶中表达量最高,其次为雌花、雄花、果实和茎,根中表达量最低;低温、盐与水淹胁迫均能诱导AkNAC2的表达,其中,AkNAC2对低温胁迫的响应最明显。通过农杆菌介导法获得6个烟草转基因株系,分别命名为OE1—OE6,其中,OE2、OE4与OE6的基因表达量较高,作为后续研究材料。在4 ℃处理下,与野生型相比,3个转基因烟草株系的相对电导率与丙二醛含量显著降低,可溶性糖与可溶性蛋白等保护性物质含量显著增加,过氧化物酶与超氧化物歧化酶活性显著增强,抗氧化能力提高,CBF通路相关基因(NbtICE1、NbtCOR47、NbtCBF1、NbtCBF2、NbtCBF3)表达量显著上调;通过瞬时转化法获得狗枣猕猴桃AkNAC2抑制表达株系,qRT-PCR表明,与野生型和空载组相比,抑制表达株系中AkNAC2的表达量显著降低,在处理第4天时,表达量达到最低,是野生型的0.40倍、空载组的0.34倍。4 ℃低温处理后,抑制表达株系的相对电导率与丙二醛含量显著升高,可溶性糖与可溶性蛋白等保护性物质含量显著降低,过氧化物酶与超氧化物歧化酶活性显著降低,CBF通路相关基因的(AkCBF1.1和AkCBF3)表达量显著下调。【结论】克隆获得1个狗枣猕猴桃低温响应基因AkNAC2,它可能通过影响CBF通路关键基因的表达和降低氧化胁迫而正调控植物的抗寒性。
邹霈怡, 刘美艳, 王颖, 李然红. 狗枣猕猴桃AkNAC2的克隆及功能研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(19): 3985-3999.
ZOU PeiYi, LIU MeiYan, WANG Ying, LI RanHong. Cloning and Functional Study of AkNAC2 from Actinidia kolomikta[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(19): 3985-3999.
表1
本研究使用的引物序列"
| 引物 Primer | 正向引物 Forward primer (5′-3′) | 反向引物 Reverse primer (5′-3′) |
|---|---|---|
| AkNAC2 | CAGTGGTCTCACAACATGACGAGTCAGTTGGAGTTGC | CAGTGGTCTCATACACTAGAATGGCTTGTCCATGAACATGA |
| TRV2-AkNAC2 | AAGGTTACCGAATTCTCTAGCCAACGTGGACAGGTCCG | CGTGAGCTCGGTACCGGATCTCACGTGCTCGGACCCAC |
| GFP-AkNAC2 | GCTCTAGAATGACGAGTCAGTTGGAGTTGC | GCGTCGACCTAGAATGGCTTGTCCATGAACATGA |
| qAkNAC2 | TCACGGTCAGTCCAAAACTCG | TTGCTTGGTGGTACGATGGC |
| qAkGAPDH | GTCGGTGGAGACCACATCAT | CACTGTCGATGTCTCAGTGGT |
| qNbtCBF1 | CCAAGTCATACAAGGGGTGGT | ATTAGCCCCTCGGCCATATTC |
| qNbtCBF2 | TCATCGGAGGCCGAAAACAT | ATCCCGGCATGCAAAATAGC |
| qNbtCBF3 | TAGACGAGGAGGCGCTTTTC | GAATGCTCAGCTTCCATGCC |
| qNbtICE1 | GGCAACCCCAATTTGAGTTCTT | CCATCACTAAACCCCAGTGGA |
| qNbtCOR47 | CCGATGACACTGCCATGATTG | GCGGTGAAGTTTGTCCATGAG |
| qNbtActin | ACTGAAGCGCCTCTTAACCC | AGACGGAGAATGGCATGTGG |
| qAkICBF1.1 | TCCGAGGATGCCAAGAGAGA | TCCCAACTAAAATCCCGCCC |
| qAkCBF3 | AAGTTCAGGGAGACGAGGCA | TCGGCGGTTGGGTAGGT |
表2
AkNAC2启动子顺式元件预测"
| 可能的功能 Possible function | 顺式元件 Cis-element | 核心序列 Core sequence | 数目 Number |
|---|---|---|---|
| 低温响应元件Low temperature responsive element | ABRE | ACGTG | 6 |
| MYC | CATTTG | 3 | |
| 热诱导元件Heat shock element | STRE | AGGGG | 2 |
| 盐胁迫响应元件Salt stress response element | W-box | TTGACC | 2 |
| G-box | CACGTT | 2 | |
| 生长素响应元件Auxin response element | P-box | CCTTTTG | 2 |
| 光响应元件Light responsive element | G-box | CACGTC | 4 |
| 水杨酸响应元件Salicylic acid response element | TGACG-motif | TGACG | 6 |
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