高粱SbNAC0584基因克隆與表達(dá)分析

祖祎祎,伊巴代提?喀迪爾,孫清鵬,潘金豹,盧敏

北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京102206

?

高粱SbNAC0584基因克隆與表達(dá)分析

祖祎祎,伊巴代提?喀迪爾,孫清鵬,潘金豹,盧敏*

北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京102206

摘要:NAC轉(zhuǎn)錄因子是植物體特有且在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育、抵抗逆境脅迫等方面具有重要生物功能的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。本研究從高粱中克隆得到一個(gè)受逆境脅迫誘導(dǎo)表達(dá)的NAC家族基因，系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果表明該基因與玉米Zma NAC0584親緣關(guān)系最近，故將其命名為SbNAC0584；SbNAC0584基因全長(zhǎng)929 bp，編碼290個(gè)氨基酸，氨基酸序列比對(duì)結(jié)果表明SbNAC0584蛋白N-末端具有典型的NAC保守結(jié)構(gòu)域，C-末端為序列高度多樣性的轉(zhuǎn)錄調(diào)控結(jié)構(gòu)域。采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)分析SbNAC0584基因?qū)Σ煌巧锬婢趁{迫的應(yīng)答模式，結(jié)果表明SbNAC0584受NaCl、脫水、PEG脅迫和植物激素ABA誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)，推測(cè)SbNAC0584在高粱非生物脅迫應(yīng)答過(guò)程中發(fā)揮重要作用；組織特異性表達(dá)分析結(jié)果表明SbNAC0584在高粱旗葉和根中表達(dá)量相對(duì)較高。本研究為深入研究SbNAC0584的抗逆生物學(xué)功能奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:高粱;轉(zhuǎn)錄因子;克隆;非生物脅迫;表達(dá)

植物受到干旱、鹽堿和冷等非生物逆境脅迫損傷，其正常的生長(zhǎng)發(fā)育將受到影響造成糧食減產(chǎn)。植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成了有效的生理生化和分子作用機(jī)制來(lái)抵抗外界不良環(huán)境[1]。植物抗逆信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是涉及多基因共同作用的復(fù)雜調(diào)控體系，其中轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子通過(guò)調(diào)控脅迫相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)參與應(yīng)答逆境脅迫。

NAC轉(zhuǎn)錄因子是植物體內(nèi)廣泛存在且特有的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[2]。NAC轉(zhuǎn)錄因子編碼蛋白的N-末端具有序列高度保守、參與DNA結(jié)合的NAC結(jié)構(gòu)域。蛋白C-末端為序列多樣性的轉(zhuǎn)錄激活或轉(zhuǎn)錄抑制結(jié)構(gòu)域[3]?；诎被嵝蛄幸恢滦杂謱AC結(jié)構(gòu)域細(xì)分為5個(gè)相對(duì)保守的子結(jié)構(gòu)域。NAC蛋白在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育、抵抗生物和非生物逆境脅迫等過(guò)程中發(fā)揮重要作用[4]。近年來(lái)，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和植物基因組測(cè)序的完成，使得在植物全基因組水平上挖掘NAC轉(zhuǎn)錄因子家族成員成為可能[5-7]。水稻、擬南芥等模式植物中挖掘得到諸多受干旱、鹽堿、冷等非生物逆境脅迫和機(jī)械損傷、病原等生物逆境脅迫誘導(dǎo)表達(dá)顯著變化的NAC轉(zhuǎn)錄因子編碼基因。通過(guò)病毒誘導(dǎo)基因沉默（VIGS）技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，小麥TaNAC1作為負(fù)調(diào)控因子在抵抗小麥條銹病等方面發(fā)揮重要作用[8]。水稻SNAC1基因通過(guò)調(diào)控下游靶基因的表達(dá)提高了轉(zhuǎn)基因水稻的抗逆性，田間測(cè)產(chǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明干旱脅迫沒(méi)有造成SNAC1過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻的減產(chǎn)[9]。NAC轉(zhuǎn)錄因子在依賴(lài)于ABA和不依賴(lài)于ABA的抗逆信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中均發(fā)揮重要作用，前人研究結(jié)果表明在依賴(lài)于ABA的信號(hào)途徑中存在OsNAC5、OsNAC052和SNAC2（OsNAC6）等NAC家族成員均在提高轉(zhuǎn)基因植株抗逆性方面具有重要的生物學(xué)功能[10-12]。其中水稻OsNAC5通過(guò)與OsNAC6和SNAC1蛋白相互作用從而發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，過(guò)表達(dá)OsNAC5能夠顯著提高轉(zhuǎn)基因水稻的抗旱和耐鹽性。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)包括鷹嘴豆NAC家族成員CarNAC3、CarNAC6[13,14]，小麥TaNAC67、TaNAC2在內(nèi)等諸多NAC基因均參與植物非生物逆境脅迫應(yīng)答[15,16]，但多數(shù)NAC基因的抗逆生物學(xué)功能特別是在重要耐旱作物高粱中參與植物逆境脅迫應(yīng)答的相關(guān)研究較少。本研究從高粱耐旱自交系中克隆得到一個(gè)逆境脅迫應(yīng)答基因SbNAC0584，對(duì)其進(jìn)行序列比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化分析，并進(jìn)一步分析其在不同非生物逆境脅迫及ABA處理下的誘導(dǎo)表達(dá)模式，明確其組織表達(dá)特異性，本研究為深入探明SbNAC0584的抗逆生物學(xué)功能奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1植物材料與處理

選用的實(shí)驗(yàn)材料為高粱耐旱自交系“XGL-1”，是由原中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院品資所選育，種子由本實(shí)驗(yàn)室保存。選取飽滿(mǎn)的高粱自交系“XGL-1”種子，分別用75%乙醇和0.5%次氯酸鈉對(duì)種子進(jìn)行消毒，再用無(wú)菌水反復(fù)沖洗4~5遍，將種子種植于裝有蛭石和營(yíng)養(yǎng)土混合花盆中（4~5株/盆），室溫（28℃）放置培養(yǎng)間（16 h光照/8 h黑暗）進(jìn)行培養(yǎng)，待高粱長(zhǎng)至三葉期時(shí)，配制Hoagland溶液，分別對(duì)高粱幼苗進(jìn)行20%PEG、200 mM NaCl、脫水和100μM ABA (Sigma)處理，在材料處理同時(shí)對(duì)植株根部進(jìn)行通氣，防止根系無(wú)氧呼吸，并在各處理0、1、3、6、12和24 h分別取植株地上和地下部分立即放置于液氮冷凍保存。

同時(shí)將高粱耐旱自交系“XGL-1”種植與北京農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)地，分別取高粱植株的根系、氣生根、葉片、穗、莖、旗葉6個(gè)不同組織進(jìn)行基因的組織特異性表達(dá)分析，取材后立即放置液氮冷凍，－80℃保存。

1.2總RNA提取與第一鏈cDNA的合成

將低溫保存的樣品取出，在液氮中迅速研磨，直至樣品成粉末狀。主要參照TRIzol（Invitrogen）試劑盒提供的實(shí)驗(yàn)方法提取高粱各樣品總RNA。電泳鑒定RNA的質(zhì)量，并用NanoDrop2000紫外分光光度計(jì)測(cè)定所提取RNA的濃度，放置于－80℃長(zhǎng)期保存。高粱第一鏈cDNA的合成：用RNase free DNase I（Fermentas）消化樣品中的基因組DNA，并參照Thermo Scientific Revert Aid First Strand cDNA Synthesis Kit (＃K1622)試劑盒說(shuō)明書(shū)反轉(zhuǎn)錄合成高粱第一鏈cDNA，將原液放置于－20℃長(zhǎng)期保存。

1.3SbNAC0584基因全長(zhǎng)cDNA的克隆與序列分析

高粱基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（http://genome.jgi-psf.org/）查詢(xún)高粱參考基因組序列，設(shè)計(jì)特異性引物FP （5'–AACATAGCGAGGGAGCCA - 3'）和RP（5' - CAGTTGAGCTGAATCCGTCC - 3'），以各處理混合的高粱cDNA為模板，PCR擴(kuò)增SbNAC0584基因全長(zhǎng)cDNA。擴(kuò)增體系如下：ddH2O 9.5 μL，2×Trans Taq High Fidelity（HiFi）PCR SuperMix 12.5 μL，F(xiàn)orward primer 1 μL，Reverse primer 1 μL，cDNA 1 μL。PCR擴(kuò)增程序如下：95℃預(yù)變性5 min；95℃變性40 s；56℃退火30 s，72℃延伸2 min，32個(gè)循環(huán)后72℃延伸40 min。經(jīng)1 %的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后切膠回收，連接pMD18–T克隆載體（TaKaRa,大連），轉(zhuǎn)化大腸桿菌TOP10，挑取單菌落進(jìn)行菌裂PCR檢測(cè)，選擇PCR檢測(cè)為陽(yáng)性的克隆進(jìn)行測(cè)序。

利用DNAMAN（Version 5.0）和ClustalX（Version 1.83）軟件進(jìn)行基因序列比對(duì)。應(yīng)用Contig Express（version 6.0; Invitrogen, Carlsbad, CA）軟件進(jìn)行測(cè)序序列的拼接比對(duì)，采用MEGA4（version 4）軟件neighbor-joining（NJ）計(jì)算方法對(duì)SbNAC0584編碼蛋白及已報(bào)道的NAC家族成員進(jìn)行氨基酸序列比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化分析（brootstrap=1000）。

1.4實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析

在基因3’末端非保守區(qū)設(shè)計(jì)針對(duì)SbNAC0584基因的特異性熒光定量(quantitative real-time PC R, qRT-PCR ) PCR引物：(FP：5’- ATGGAATCGGAGGCGTCG-3’，RP：5’- ATGTTGCCAAAGA AGTCGGC-3’），擴(kuò)增片段長(zhǎng)度251 bp。以高粱18S rRNA（FP：5’-GGCTCGAAGACGATCAGAT ACC-3’，RP：5’-TCGGCATCGTTTATGGTT-3’）為內(nèi)參基因?qū)悠穋DNA模板量進(jìn)行校正，采用S YBR?Premix EX TaqTM染料和ABI7300 (Applied Biosystems, Foster City,美國(guó))熒光定量PCR儀進(jìn)行定量PCR分析，實(shí)時(shí)熒光定量PCR反應(yīng)程序：94℃1 min , 94℃15 s, 56℃15 s, 72℃30 s，擴(kuò)增40個(gè)循環(huán)，通過(guò)采用2-ΔΔCt法[17]分析基因的表達(dá)水平，脅迫誘導(dǎo)表達(dá)分析以0 h的相對(duì)表達(dá)量為1，組織表達(dá)特異性以中莖的表達(dá)量為參照（相對(duì)表達(dá)倍數(shù)為1），實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三次生物重復(fù)，取平均值，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差。表達(dá)倍數(shù)超過(guò)2倍認(rèn)定為上調(diào)表達(dá)。

2　結(jié)果與分析

2.1SbNAC0584基因全長(zhǎng)cDNA的克隆

如圖1所示，根據(jù)高粱參考序列設(shè)計(jì)引物，以高粱耐旱自交系“XGL-1”為材料，RT-PCR擴(kuò)增獲得SbNAC0584基因全長(zhǎng)cDNA（GenBank登錄號(hào)為KR809886），測(cè)序結(jié)果表明SbNAC0584基因全長(zhǎng)929 bp，開(kāi)放閱讀框（ORF）全長(zhǎng)873 bp，共編碼290個(gè)氨基酸。

圖1　SbNAC0584全長(zhǎng)cDNA擴(kuò)增Fig.1 PCR amplification of the full-length cDNA of SbNAC0584

2.2氨基酸序列比對(duì)與系統(tǒng)進(jìn)化分析

將擬南芥、小麥、大豆、水稻等植物中報(bào)道的已知功能的NAC轉(zhuǎn)錄因子家族基因與高粱SbNAC0584蛋白序列進(jìn)行多序列比對(duì)，結(jié)果表明SbNAC0584與包括擬南芥ATAF1、ATAF2、CUC1、NAM、水稻OsNAC052、大豆GmNAC20和小麥TaNAC69在內(nèi)的諸多參與非生物逆境脅迫應(yīng)答的NAC家族蛋白序列特征具有高度相似性。如圖2所示，SbNAC0584蛋白的N-末端具有典型的且序列高度保守的NAC結(jié)構(gòu)（NAC-domain），基于氨基酸序列一致性又可將該結(jié)構(gòu)域分為5個(gè)子結(jié)構(gòu)域（A-E），其中B、D子結(jié)構(gòu)域主要參與DNA特異結(jié)合，而C-末端則是序列高度多樣性的轉(zhuǎn)錄調(diào)控結(jié)構(gòu)域，發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄激活或轉(zhuǎn)錄抑制功能。

圖2　SbNAC0584與已知功能NAC家族的蛋白多序列比對(duì)Fig.2 Analysis on the sequence SbNAC0584 and some reported NAC proteins

為了進(jìn)一步研究高粱SbNAC0584蛋白與其他NAC轉(zhuǎn)錄因子之間的親緣關(guān)系，將高粱SbNAC0584蛋白與已報(bào)道的擬南芥ATAF1、CUC3、GRAB1、玉米ZmaNAC0584、ZmSNAC1、水稻OsNAC052、大豆GmNAC2、GmNAC6和小麥TaNAC67、TaNAC4、TaNAC4a、TaNAC1、TaNAC8a等進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析，結(jié)果表明高粱SbNAC0584蛋白與玉米ZmaNAC0584、玉米Zma054594的氨基酸序列一致性分別為88.67 %和87.79 %（圖3），由此判斷高粱SbNAC0584是玉米ZmaNAC0584的同源基因，兩者同為逆境脅迫應(yīng)答相關(guān)的NAC家族成員。

圖3　SbNAC0584與已知功能的脅迫應(yīng)答相關(guān)的NAC家族成員進(jìn)化分析Fig.3 Phylogenetic relationship between SbNAC0584 and stress-responsive NAC proteins

2.3SbNAC0584基因脅迫誘導(dǎo)表達(dá)分析

圖4　200 mM NaCl、脫水、20 % PEG和100μM植物激素ABA脅迫下(A-D)SbNAC0584的相對(duì)表達(dá)量Fig.4ExpressionofSbNAC0584inSorghum,under200mMNaCl,dehydration,20%PEG,ABAstressconditions(A-D),respectively

如圖3所示，系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果表明SbNAC0584與諸多已知功能的NAC家族成員的親緣關(guān)系較近，為了進(jìn)一步研究SbNAC0584基因在非生物逆境脅迫和ABA脅迫下的誘導(dǎo)表達(dá)模式，分別對(duì)三葉期高粱自交系進(jìn)行NaCl、脫水、PEG和植物激素ABA脅迫處理，分析SbNAC0584在不同處理下的表達(dá)水平。結(jié)果表明在NaCl脅迫下，SbNAC0584基因在高粱地下部誘導(dǎo)表達(dá)顯著上調(diào)，至處理24 h時(shí)表達(dá)量達(dá)到最大（約3倍），而地上部表達(dá)量隨脅迫處理時(shí)間變化沒(méi)有顯著差異。SbNAC0584 受20 % PEG脅迫處理誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)，在地下部處理3 h時(shí)上調(diào)表達(dá)2.05倍，處理6 h時(shí)表達(dá)量達(dá)到最大（約4倍），處理12 h時(shí)表達(dá)量開(kāi)始降低（約3.7倍）。在脫水脅迫處理下，SbNAC0584在高粱地下部呈快速誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)模式，在處理3 h時(shí)達(dá)到最大（2.3倍）。同時(shí)，檢測(cè)到SbNAC0584在轉(zhuǎn)錄水平上應(yīng)答外源植物激素ABA脅迫，最高上調(diào)表達(dá)15倍。

2.4SbNAC0584基因組織特異性表達(dá)分析

如圖5所示，qRT-PCR分析結(jié)果表明，SbNAC0584在檢測(cè)的所有的組織（根系、氣生根、葉片、穗、莖、旗葉）中均有表達(dá)，但在高粱氣生根和旗葉中的表達(dá)量較其它組織相對(duì)較高，其次是在根中，在高粱莖和穗中的表達(dá)水平相對(duì)較低。

圖5　SbNAC0584的組織特異性表達(dá)分析Fig.5 Tissue-specific expression of SbNAC0584 in sorghum

3　討論

近年來(lái)，NAC基因作為植物體內(nèi)最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，因其在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育和抵抗非生物和生物逆境脅迫等方面發(fā)揮的重要功能受到研究者廣泛關(guān)注[18]。目前，通過(guò)分子生物學(xué)手段挖掘到包括擬南芥、水稻和煙草等模式植物在內(nèi)的諸多具有重要生物學(xué)功能的NAC轉(zhuǎn)錄因子家族成員，它們通過(guò)蛋白互作或調(diào)控下游靶基因的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程和適應(yīng)外界不良環(huán)境。然而在重要禾谷類(lèi)作物高粱中NAC基因與抗逆相關(guān)的報(bào)道較少。

本研究從高粱耐旱自交系中克隆得到一個(gè)NAC家族基因，SbNAC0584基因cDNA全長(zhǎng)929 bp，ORF全長(zhǎng)873 bp，編碼290個(gè)氨基酸。與擬南芥、水稻、小麥和大豆等作物中的NAC家族蛋白氨基酸序列特征相一致，SbNAC0584蛋白的N-末端具有高度保守的NAC-domain（約160個(gè)氨基酸），蛋白C-末端為序列多樣性的轉(zhuǎn)錄調(diào)控結(jié)構(gòu)域?；蚪Y(jié)構(gòu)的保守性、進(jìn)化的相似性往往決定了基因功能的相關(guān)性。前人研究結(jié)果表明，過(guò)表達(dá)小麥脅迫誘導(dǎo)表達(dá)基因TaNAC67能夠顯著提高轉(zhuǎn)基因小麥的抗旱性[15]，玉米ZmaNAC0584和Zma054594受多種非生物逆境脅迫和植物激素ABA誘導(dǎo)表達(dá)顯著上調(diào)[18]，而高粱SbNAC0584作為與三者親緣關(guān)系較近的基因，其受到脫水、NaCl、PEG脅迫誘導(dǎo)表達(dá)顯著上調(diào)（圖4），表明SbNAC0584很可能在高粱抵抗外界不良環(huán)境脅迫、提高植株抗逆性方法發(fā)揮重要作用。另一方面，本研究發(fā)現(xiàn)在植物激素ABA脅迫處理下，SbNAC0584基因表達(dá)顯著上調(diào)，ABA作為重要的信號(hào)分子參與調(diào)控氣孔開(kāi)閉等植物的抗逆過(guò)程，表明高粱SbNAC0584蛋白可能依賴(lài)于ABA的抗逆信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。

NAC轉(zhuǎn)錄因子基因在植物生長(zhǎng)發(fā)育不同階段不同組織中的表達(dá)量各不相同，例如在干旱脅迫處理下水稻SNAC1在植株根中和有保衛(wèi)細(xì)胞組成的氣孔中誘導(dǎo)表達(dá)，而在葉舌、雄穗和花絲組織的表達(dá)量沒(méi)有顯著變化[9]。擬南芥NAC1基因在植物根中表達(dá)水平最高，在莖和葉中表達(dá)水平相對(duì)較低。NAC家族基因的組織表達(dá)特異性表明其在植物體不同組織和器官中潛在的作用機(jī)制存在差異。

SbNAC0584蛋白在高粱氣生根和旗葉中的相對(duì)表達(dá)量較高，玉米ZmaNAC0584和Zma054594的組織表達(dá)分析結(jié)果同樣證明這兩個(gè)基因在植物根中的表達(dá)量相對(duì)較高，而植物根系是其響應(yīng)并適應(yīng)外界不良環(huán)境的關(guān)鍵部位，其生理特性和滲透調(diào)節(jié)能力與作物的抗逆性之間有緊密關(guān)聯(lián)。

本研究克隆高粱SbNAC0584基因全長(zhǎng)cDNA，對(duì)其進(jìn)行序列和系統(tǒng)進(jìn)化分析，解析其在非生物逆境脅迫和植物激素ABA處理下的誘導(dǎo)表達(dá)模式和組織表達(dá)特異性，為進(jìn)一步深入研究SbNAC0584抗逆相關(guān)生物學(xué)功能和潛在的分子作用機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

4　結(jié)論

克隆高粱NAC轉(zhuǎn)錄因子家族基因SbNAC0584，該基因與諸多逆境脅迫應(yīng)答相關(guān)的NAC基因親緣關(guān)系較近，在氣生根和旗葉中表達(dá)量相對(duì)較高，且受非生物逆境脅迫NaCl、脫水、PEG和植物激素ABA誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)，表明SbNAC0584可能在依賴(lài)于ABA的信號(hào)途徑中參與應(yīng)答非生物逆境脅迫。

參考文獻(xiàn)

[1] Qin F, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K. Achievements and challenges in understanding plant abiotic stress responses and tolerance [J]. Plant Cell Physiol, 2011,52(9):1569–1582

[2] Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K. Transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance to dehydration and cold stresses [J]. Annu Rev Plant Biol, 2006,57:781–803

[3] Olsen A N, Ernst H A, Leggio L L, et al. NAC transcription factors: structurally distinct, functionally diverse [J]. Trends Plant Sci, 2005,10(2):79–87

[4] Nakashima K, Takasaki H, Mizoi J, et al. NAC transcription factors in plant abiotic stress responses [J]. BBA Gene Regul Mech, 2012,1819(2):97–103

[5] Nuruzzaman M, Manimekalai R, Sharoni A M, et al. Genome-wide analysis of NAC transcription factor family in rice [J]. Gene, 2010,465(1–2):30–44

[6] Su H Y, Zhang S Z, Yin Y L, et al. Genome-wide analysis of NAM-ATAF1, 2-CUC2 transcription factor family in Solanum lycopersicum [J]. Plant Bioche Biot, 2015,24(2):176–183

[7] Puranik S, Sahu P P, Mandal S N, et al. Comprehensive genome-wide survey, genomic constitution and expression profiling of the NAC transcription factor family in foxtail millet (Setaria italica L.) [J]. Plos One, 2013,8(5):e64594

[8] Wang F T, Lin R M, Feng J, et al. TaNAC1 acts as a negative regulator of stripe rust resistance in wheat, enhances susceptibility to Pseudomonas syringae, and promotes lateral root development in transgenic Arabidopsis thaliana [J]. Front Plant Sci, 2015,6:108

[9] Hu H H, Dai M Q, Yao J L, et al. Overexpressing a NAM,ATAF, and CUC (NAC) transcription factor enhances drought resistance and salt tolerance in rice [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2006,103(35):12987–12992

[10] Gao F, Xiong AS, Peng R H , et al. OsNAC52, a rice NAC transcription factor, potentially responds to ABAand confers drought tolerance in transgenic plants [J]. Plant Cell Tiss Organ Cult, 2010,100(3):255–262

[11] Hu H H, You J, Fang Y J, et al. Characterization of transcription factor gene SNAC2 conferring cold and salt tolerance in rice [J]. Plant Mol Biol, 2008,67(1–2):169–181

[12] Song S Y, Chen Y, Chen J, et al. Physiological mechanisms underlying OsNAC5-dependent tolerance of rice plants to abiotic stress [J]. Planta, 2011,234(2):331–345

[13] Movahedi A, Zhang J, Gao P, et al. Expression of the chickpea CarNAC3 gene enhances salinityand drought tolerance in transgenic poplars [J]. Plant Cell, 2015,120(1):141–154

[14] Movahedi A, Zhang J, Yin T, et al. Functional Analysis of Two Orthologous NAC Genes, CarNAC3, and CarNAC6 from Cicerarietinum,InvolvedinAbioticStressesinPoplar[J].PlantMolBiolRep,2015:1–13

[15] Mao X G, Chen S S, Li A, et al. Novel NAC transcription factor TaNAC67 confers enhanced multi-abiotic stress tolerances in Arabidopsis [J].Plos One, 2014,9(1):e84359

[16] Mao X G, Zhang H Y, Qian X Y, et al. TaNAC2, a NAC-type wheat transcription factor conferring enhanced multiple abiotic stress tolerances in Arabidopsis [J]. Exp Bot, 2012,63(8):2933–2946

[17] Livak K J, Schmittgen T D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCtmethod [J]. Methods, 2001,25(4):402–408

[18] Lu M, Sun Q P, Zhang D F, et al. Identification of 7 stress-related NAC transcription factor membersin maize (Zea mays L.) andcharacterization of theexpressionpatternof thesegenes[J]. Biochem Bioph Res Co, 2015,462(2):144–150

The Analysis on the Cloning and Expression of SbNAC0584 Gene in Sorghum bicolor L.

ZU Yi-yi, Kadier?Yibadaiti, SUN Qing-peng, PAN Jin-bao, LU Min*

College of Plant Science and Technology, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206, China

Abstract:NAC proteins are plant-specific transcription factors that play important role in abiotic stress adaptations and tolerance, as well as in the plant processes in development. In this study, by searching against the plant genome databases, a stress induced NAC member was isolated from sorghum. It was designed as SbNAC0584 for its close relationship with maize ZmaNAC0584. The full-length cDNA of SbNAC0584 was 929 bp that encoded 290 amino acids. Sequence analysis indicated that a NAC conserved domain was localized in the N-terminal region of the SbNAC0584 protein. A highly diverse sequence was also observed in the C terminus. Transcription analyses were carried out to determine the effects of various abiotic stresses and of the phytohormone ABA on the expression of the SbNAC0584. SbNAC0584 was significantly induced by NaCl, dehydration, PEG and ABA treatments. We speculated that it might be involved in the response to abiotic stresses. The spatial expression pattern of SbNAC0584 revealed that higher transcripts existed in the root and flag leaf of sorghum plants than those in other tissues. This information provides a background for the further functional study of SbNAC0584.

Keywords:Sorghum bicolor L.; transcription factor; cloning; abiotic stress; expression

*通訊作者:Author for correspondence. E-mail:lumin.sdau@gmail.com

作者簡(jiǎn)介:祖祎祎、伊巴代提?喀迪爾,女,碩士研究生,從事作物遺傳育種研究. E-mail:13691112388@163.com

基金項(xiàng)目:北京市教委科研計(jì)劃面上項(xiàng)目(KM201510020003)

收稿日期:2015-05-23修回日期: 2015-06-23

中圖法分類(lèi)號(hào):Q781

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1000-2324(2015)04-0497-06