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TaNAC48转录因子调控小麦干旱响应分子机制

发布时间：2021-02-03 10:39 作者：admin 来源：未知 点击： 字号：大中小

小麦是世界上最重要的粮食作物之一，在我国多种植于干旱和半干旱地区。抗旱性是影响小麦产量和地区适应性的重要指标，受到多基因与不同信号通路的调控。NAC是植物特有的一类转录因子家族，在植物生长发育和环境胁迫应答方面发挥重要作用。目前已在小麦中鉴定到大约260个NAC家族转录因子，但大部分成员在小麦中的生物学功能尚未被发掘。
近日，中国农业科学院作物科学研究所马有志研究员课题组与哈尔滨师范大学郭长虹教授团队合作在The Crop Journal在线发表了题为“TaNAC48 positively regulates drought tolerance and ABA responses in wheat (Triticum aestivum L.)”的研究论文。该研究鉴定了43个受到干旱胁迫应答的NAC转录因子，功能研究发现小麦TaNAC48转录因子能通过介导ABA信号途径正向调控小麦的抗旱性。研究结果为深入理解小麦干旱响应的调控网络，创制抗旱节水小麦新材料提供科学依据。
研究利用小麦干旱处理转录组数据鉴定出43个受干旱胁迫响应的小麦NAC转录因子，其中20个小麦NAC转录因子与已报道的拟南芥和水稻中参与耐旱调控的NAC基因处于同一个进化分支，而TaNAC48在该分支中受干旱诱导程度最为明显，且能在干旱过程中始终维持高表达。进一步研究表明，TaNAC48定位于细胞核，具有转录激活活性，其表达水平同样受PEG、过氧化氢以及ABA的诱导。在干旱条件下，过量表达TaNAC48能显著提高小麦植株体内脯氨酸含量，降低植株失水率以及体内丙二醛、过氧化氢和超氧阴离子的积累，从而提高植株的耐旱性。根长与气孔开度实验表明，TaNAC48过表达植株对激素ABA的敏感性增加。此外TaNAC48启动子区域含有多个ABA响应元件(ABRE)，ABA信号途径相关基因TaAREB3能通过这些元件直接与TaNAC48启动子结合并诱导其表达。对TaNAC48调控的下游基因分析表明TaNAC48可能通过诱导小麦ABA合成相关基因TaNCED3的表达参与ABA信号通路正反馈调节，同时提高胁迫相关基因如TaDREB1A、TaCOR47的表达以达到耐旱调控的目的。

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