植物NAC轉(zhuǎn)錄因子功能研究進(jìn)展

王春雨 張茜

（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，楊凌 712100；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，楊凌 712100）

NAC轉(zhuǎn)錄因子是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的具有多種生物學(xué)功能的植物特異轉(zhuǎn)錄因子，廣泛分布于陸生被子植物的基因組中，是植物最大的基因家族。1996年，Souer等［1］從矮牽牛中克隆出了第一個(gè)NAC基因NAM（No Apical Meristem），隨后又在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了ATAF1/2和CUC2這三個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因［2］。序列比對(duì)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NAM、ATAF1/2和CUC2所編碼的蛋白質(zhì)具有較高的同源性。雖然它們的生物學(xué)功能各不相同，但是都具有相似的N端結(jié)構(gòu)，并以其首字母命名為NAC結(jié)構(gòu)域。目前，在許多植物中都發(fā)現(xiàn)了眾多的含有NAC結(jié)構(gòu)域的NAC家族轉(zhuǎn)錄因子。全基因組分析發(fā)現(xiàn)，水稻（Oryza sative）和擬南芥（Arabidopsis thaliana）中分別至少有151和117個(gè)NAC家族轉(zhuǎn)錄因子基因；楊樹(shù)（Populus trichocarpa）中至少含有163個(gè)成員；而在大豆（Glycine maxL.）和煙草（Nicotiana tabacum）中均有至少152 個(gè)成員［3］。在大麥（Hordeum vulgareL.）和柑橘（Citrus limoniaOsbeck）的EST數(shù)據(jù)庫(kù)中分別發(fā)現(xiàn)了48和45個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子［3］。因此，NAC轉(zhuǎn)錄因子被認(rèn)為是至今發(fā)現(xiàn)的植物基因組中最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一［4］。

1 NAC轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特征分析

NAC轉(zhuǎn)錄因子具有顯著的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即蛋白的N端都有一個(gè)高度保守的約150個(gè)氨基酸組成的NAC結(jié)構(gòu)域，含有A、B、C、D、E五個(gè)亞結(jié)構(gòu)域，其中亞域C可能與結(jié)合DNA有關(guān)，亞域E可能參與發(fā)育時(shí)期調(diào)控和（或）組織特異性，并協(xié)同亞域D與DNA發(fā)生相互作用［5］。NAC轉(zhuǎn)錄因子C端轉(zhuǎn)錄激活功能區(qū)具有高度的多樣性，該端的共同特點(diǎn)是一些簡(jiǎn)單氨基酸，重復(fù)出現(xiàn)的頻率較高，同時(shí)富含絲氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、谷氨酸或酸性氨基酸殘基等，這是植物轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域的典型特征［6-7］。對(duì)擬南芥基因組分析發(fā)現(xiàn)，在其C-端包含α-螺旋跨膜序列（TMs），至少13個(gè)擬南芥NAC蛋白具有跨膜功能，并且很多假定的NAC-MTFs基因在脅迫下上調(diào)，表明它們可能參與脅迫響應(yīng)［5］。盡管如此，Ooka等［8］仍從預(yù)測(cè)的NAC蛋白的C-端發(fā)現(xiàn)了13個(gè)共同序列，這些序列分別存在于12個(gè)NAC亞組。

2 NAC轉(zhuǎn)錄因子基因家族的生物學(xué)功能

NAC轉(zhuǎn)錄因子家族成員眾多，在植物不同發(fā)育時(shí)期和多種環(huán)境因素誘導(dǎo)下，激活特定目的蛋白，發(fā)揮著各種重要的生物學(xué)功能，主要涉及對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控、植物的逆境脅迫應(yīng)答、調(diào)控植物的抗病性、參與植物次生生長(zhǎng)調(diào)控以及激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等過(guò)程。例如，擬南芥NAC轉(zhuǎn)錄因子ATAF2被認(rèn)為在病程相關(guān)基因表達(dá)過(guò)程中起阻遏物的作用［9］，而ATAF1是植物體在對(duì)營(yíng)養(yǎng)真菌和細(xì)菌病原體侵染的防御反應(yīng)中的負(fù)調(diào)節(jié)因子［10］，擬南芥中的轉(zhuǎn)錄因子CUC2在調(diào)控葉裂的發(fā)育中起著重要作用［11］。除此之外，更多的NAC轉(zhuǎn)錄因子不斷被發(fā)掘，本文就有關(guān)NAC轉(zhuǎn)錄因子功能的最新研究進(jìn)行綜述。

2.1 對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控

植物基因組基因的有序表達(dá)是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，NAC轉(zhuǎn)錄因子在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著“分子開(kāi)關(guān)”的作用。例如，Evans等［12］通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)棉花中的GhNAC20和GhNAC18兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行研究。用VIGS技術(shù)敲除GhNAC20基因，GhNAC20基因沉默植株的葉片衰老延遲，而過(guò)表達(dá)GhNAC18轉(zhuǎn)基因擬南芥出現(xiàn)衰老延遲的現(xiàn)象。結(jié)果表明，GhNAC20是葉片衰老的正調(diào)控因子而GhNAC18起抑制作用。又使用4種激素——脫落酸（ABA）、茉莉酸（MeJA）、水楊酸（SA）及乙烯（ET）處理植株發(fā)現(xiàn)，GhNAC20和GhNAC18與植物的應(yīng)激反應(yīng)也有關(guān)系。閆朝輝等［13］通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的葉盤(pán)法對(duì)于“粉紅亞都蜜”葡萄VvDRL1轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)基因研究結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)入VvDRL1基因的煙草生長(zhǎng)遲緩，株高、葉面積和葉片細(xì)胞面積較野生型煙草均明顯縮小，且出現(xiàn)葉片向內(nèi)卷曲的現(xiàn)象，研究結(jié)果表明VvDRL1在調(diào)控植株的形態(tài)發(fā)育方面起著重要作用。NAC轉(zhuǎn)錄因子除了能調(diào)節(jié)葉的生長(zhǎng)之外，對(duì)于根的生長(zhǎng)也有調(diào)控作用。岳俊燕等［14］對(duì)于中間錦雞兒的CiNAC1轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)基因研究結(jié)果顯示，擬南芥CiNAC1轉(zhuǎn)錄因子基因過(guò)表達(dá)株系的側(cè)根數(shù)目明顯高于野生型擬南芥，表明過(guò)表達(dá)的CiNAC1基因促進(jìn)了擬南芥?zhèn)雀陌l(fā)生，同時(shí)發(fā)現(xiàn)CiNAC1基因也促進(jìn)了主根的伸長(zhǎng)。研究認(rèn)為，CiNAC1基因可能與中間錦雞兒響應(yīng)逆境脅迫機(jī)制有關(guān)。Jiang等［15］在荔枝果實(shí)的研究中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子LcNAC1，它在荔枝果皮和果肉的衰老過(guò)程中表達(dá)量會(huì)增加，表明它可能會(huì)促進(jìn)荔枝果實(shí)的衰老。在這些研究中可以看出，NAC轉(zhuǎn)錄因子對(duì)植物根、葉、果實(shí)等器官發(fā)育的調(diào)控、對(duì)調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育都有重要意義。

2.2 與植物的環(huán)境脅迫應(yīng)答有關(guān)

植物的生存環(huán)境復(fù)雜多變，經(jīng)常遭受干旱、高鹽、低溫和病蟲(chóng)害等逆境脅迫，影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，甚至?xí)斐芍参锼劳?，?yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。植物通過(guò)基因的表達(dá)調(diào)控可以抵抗逆境脅迫的侵害。其中NAC轉(zhuǎn)錄因子在植物對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)過(guò)程中的調(diào)節(jié)具有重要作用。Mao等［16］利用了轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)小麥的TaNAC67轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了研究，研究表明，過(guò)表達(dá)TaNAC67基因的轉(zhuǎn)基因擬南芥植株對(duì)于干旱、高鹽和寒冷脅迫的耐受能力顯著增強(qiáng)，但是對(duì)于擬南芥植株的正常生長(zhǎng)卻沒(méi)有任何不良的影響。這說(shuō)明，TaNAC67在小麥對(duì)于這三種逆境脅迫下的響應(yīng)具有潛在的功能。余海霞等［17］在對(duì)芒果抗逆性的研究中，通過(guò)改良5'末端RACE技術(shù)獲得了芒果轉(zhuǎn)錄因子基因MiNAC。利用熒光定量技術(shù)對(duì)芒果MiNAC基因在4℃低溫、300 mmol/L NaCl和30% PEG脅迫處理（模擬干旱）后的表達(dá)模式進(jìn)行檢測(cè)，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，芒果MiNAC基因在這三種脅迫誘導(dǎo)下的表達(dá)量均顯著增加，表明該基因參與了芒果逆境脅迫的分子調(diào)控。陳希瑞等［18］利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的芽尖轉(zhuǎn)化技術(shù)將GmNAC4轉(zhuǎn)錄因子基因轉(zhuǎn)入棉花中，獲得了轉(zhuǎn)基因棉花植株。再用一定濃度的NaCl處理，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)入GmNAC4基因的棉花耐鹽性顯著提高，這說(shuō)明GmNAC4與棉花對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)密切相關(guān)。韓聚東等［19］利用酵母單雜交技術(shù)對(duì)梭梭中的HaNAC3轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄激活功能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，HaNAC3是一個(gè)定位在細(xì)胞核中、具有轉(zhuǎn)錄激活功能的轉(zhuǎn)錄因子蛋白，進(jìn)一步的煙草轉(zhuǎn)基因研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)入HaNAC3基因的煙草在干旱、高鹽和低溫條件下的生存能力顯著提高，這些結(jié)果表明梭梭中的HaNAC3基因具有抗旱、耐鹽、耐低溫的功能。樊波等［20］利用local blast的辦法，從結(jié)縷草轉(zhuǎn)錄組中比對(duì)得到了ZjNAC036基因序列，并通過(guò)RT-PCR等方法從日本結(jié)縷草中分離出該基因。經(jīng)NCBI/BLASTx分析推測(cè)該基因?yàn)镹AC類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子基因，實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR結(jié)果顯示，該基因在干旱情況下的表達(dá)量上調(diào)，表明ZjNAC036在干旱逆境生理上可能有重要的作用。轉(zhuǎn)錄因子不僅僅可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活功能調(diào)控基因的表達(dá)，直接調(diào)節(jié)植物對(duì)脅迫環(huán)境的耐受能力，還可以通過(guò)在各種生化代謝途徑中發(fā)揮調(diào)節(jié)因子的作用從而調(diào)控植物的脅迫耐受力。例如，羅莉瓊等［21］通過(guò)RNAi技術(shù)和構(gòu)建過(guò)表達(dá)株系對(duì)水稻OsNAC2轉(zhuǎn)錄因子基因進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，在干旱和高鹽脅迫下的OsNAC2基因表達(dá)量下降，且RNAi株系表現(xiàn)更好的干旱和高鹽抗性，而過(guò)表達(dá)OsNAC2降低了水稻對(duì)NaCl的耐受性，且在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)干旱更為敏感。這些結(jié)果表明OsNAC2是一個(gè)負(fù)調(diào)控干旱和高鹽脅迫響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子。接著對(duì)野生型和OsNAC2過(guò)表達(dá)植株進(jìn)行了基因差異表達(dá)分析，在過(guò)表達(dá)植株中被下調(diào)的基因大多在ABA途徑中發(fā)揮重要作用，因此猜測(cè)，OsNAC2可能通過(guò)ABA依賴(lài)途徑來(lái)負(fù)調(diào)控水稻的多種非生物脅迫反應(yīng)過(guò)程。除此之外，何建美等［22］對(duì)水稻OsNAC2基因也做了研究，結(jié)果表明，OsNAC2可能同時(shí)參與IAA與GA的代謝途徑，調(diào)節(jié)根的生長(zhǎng)發(fā)育，從而影響植物的抗旱性。Fang等［23］在山葡萄中發(fā)現(xiàn)的VaNAC26轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)構(gòu)建擬南芥異源表達(dá)體發(fā)現(xiàn)，VaNAC26可以通過(guò)上調(diào)茉莉酸合成基因和茉莉酸信號(hào)通路中的基因表達(dá)，提高擬南芥體內(nèi)的茉莉酸含量來(lái)增強(qiáng)其對(duì)干旱的耐受力。NAC轉(zhuǎn)錄因子基因在逆境脅迫下的表達(dá)不僅受到環(huán)境的影響，而且也會(huì)受到植物進(jìn)化過(guò)程中基因的變化的影響，從而導(dǎo)致其在功能上產(chǎn)生差異。例如，Mao等［24］對(duì)玉米NAC轉(zhuǎn)錄因子ZmNAC111的研究發(fā)現(xiàn)，在玉米ZmNAC111基因中的一個(gè)82 bp的寡核苷酸序列的插入會(huì)在RdDM（RNA指導(dǎo)的DNA甲基化）途徑中，通過(guò)使DNA和組蛋白超甲基化抑制ZmNAC111基因的表達(dá)，從而導(dǎo)致玉米的抗旱性的降低。NAC轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于干旱、鹽漬化、寒冷等環(huán)境脅迫的響應(yīng)往往會(huì)引起植物體內(nèi)生化調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生復(fù)雜的變化，其更深一步的調(diào)節(jié)機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。

2.3 參與植物的抗病性調(diào)控

在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，植物經(jīng)常會(huì)受到病毒、真菌和細(xì)菌及其它病原物的侵害，從而促使植物形成了一系列復(fù)雜的抗病機(jī)制。當(dāng)病原菌在侵染植物時(shí)，植物通常通過(guò)乙烯（Ethylene，ET）、水楊酸（Salicylic acid，SA）、茉莉酸（Jasmonic acid，JA）等抗病信號(hào)的傳導(dǎo)途徑來(lái)激活大量防衛(wèi)反應(yīng)基因的協(xié)同表達(dá)，從而使植物的抗病防衛(wèi)反應(yīng)途徑得以激活。陳娜等［25］對(duì)于茄子SmNAC轉(zhuǎn)錄因子的研究表明，SmNAC基因的表達(dá)降低了茄子對(duì)青枯病的抗性。并且在過(guò)表達(dá)植株與基因沉默轉(zhuǎn)基因植株的研究中發(fā)現(xiàn)，SmNAC過(guò)表達(dá)茄子植株中的水楊酸含量顯著低于非轉(zhuǎn)基因植株，SmNAC基因沉默植株中的水楊酸含量顯著高于非轉(zhuǎn)基因的感病植株，由此猜測(cè)SmNAC是通過(guò)抑制了水楊酸合成基因的表達(dá)來(lái)降低茄子對(duì)于青枯病的抗性。Chen 等［26］在大麥中發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子HvNAC6 可以增強(qiáng)大麥對(duì)白粉?。˙lumeria graminis f.sp.hordei）的抗性。并且通過(guò)構(gòu)建HvNAC6基因沉默株系發(fā)現(xiàn)，ABA在HvNAC6對(duì)于大麥白粉病的抗性增強(qiáng)作用中起正向調(diào)控的作用。Dalman等［27］在挪威云杉基因組中發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因——PaNAC03和PaNAC04，通過(guò)氨基酸序列比對(duì)的相似性，可以證明這兩個(gè)基因?qū)儆贜AC 家族。通過(guò)白腐菌［Heterobasidion annosum（Fr.）Bref. sensu lato］接種實(shí)驗(yàn)和機(jī)械傷害刺激發(fā)現(xiàn)，PaNAC03/04的表達(dá)量均顯著升高，且在生物脅迫的應(yīng)答過(guò)程中表達(dá)量均高于非生物脅迫。表明PaNAC03和PaNAC04很可能增強(qiáng)挪威云杉對(duì)于白腐病感染的耐受力。在進(jìn)一步的PaNAC03過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，PaNAC03過(guò)表達(dá)株系的胚胎發(fā)育不正常，說(shuō)明PaNAC03不僅在挪威云杉響應(yīng)外界脅迫中起重要作用，而且對(duì)其胚胎發(fā)育也有重要的調(diào)控作用。此外，還發(fā)現(xiàn)PaNAC03可以抑制類(lèi)黃酮的生物合成。在不同的植物中，NAC轉(zhuǎn)錄因子除過(guò)能幫助植物抵抗病菌的感染之外，也能作為一個(gè)負(fù)調(diào)控因子調(diào)節(jié)植物對(duì)于病菌感染的耐受力。Wang等［28］在小麥中就發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子。小麥中的TaNAC1在其對(duì)條銹病的響應(yīng)途徑中起一個(gè)負(fù)調(diào)控因子的作用。當(dāng)TaNAC1基因沉默時(shí)，轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)于條銹病和假單孢桿菌的抗性增強(qiáng)，而當(dāng)TaNAC1基因過(guò)表達(dá)時(shí)，擬南芥對(duì)于這兩種病菌的抗性增強(qiáng)。對(duì)于其下游基因表達(dá)的研究結(jié)果顯示，TaNAC1很可能是通過(guò)影響茉莉酸的合成和抑制水楊酸合成基因的表達(dá)來(lái)調(diào)控其對(duì)條銹病的抗性。同時(shí)，在此研究中發(fā)現(xiàn)，TaNAC1還可以影響側(cè)根的發(fā)育，這更說(shuō)明了NAC轉(zhuǎn)錄因子功能的多樣性。

2.4 參與植物次生生長(zhǎng)調(diào)控

植物的次生生長(zhǎng)是一項(xiàng)重要的生命活動(dòng)，特別是次生木質(zhì)部的形成對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)和生活具有重大意義。次生生長(zhǎng)包括維管組織形成、次生細(xì)胞壁形成、木質(zhì)化、細(xì)胞程序化死亡以及心材形成等過(guò)程。近年，研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)NAC基因?qū)χ参锏拇紊L(zhǎng)起著調(diào)控作用。Xiao等［29］對(duì)玉米兩個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子ZmNST3和ZmNST4的功能進(jìn)行了深入分析。原位雜交結(jié)果表明ZmNST3/4特異的在次生壁積累的細(xì)胞中表達(dá)。表型回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，ZmNST3/4能促進(jìn)植物次生壁的發(fā)育。過(guò)表達(dá)ZmNST3/4可引起轉(zhuǎn)基因擬南芥束間維管次生壁加厚，木質(zhì)素、纖維素含量增加。這表明NAC轉(zhuǎn)錄因子在植物的次生生長(zhǎng)過(guò)程中也有重要的作用。王中娜等［30］利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)對(duì)亞洲棉30個(gè)NAC 轉(zhuǎn)錄因子構(gòu)建表達(dá)圖譜，鑒定出7個(gè)在亞洲棉纖維細(xì)胞次生壁加厚期優(yōu)勢(shì)表達(dá)的基因（GaNAC05、GaNAC75、GaNAC20、GaNAC71、GaNAC40、GaNAC09和GaNAC69），并進(jìn)一步明確了它們?cè)趤喼廾蕖⒗酌傻率厦藓完懙孛拗械谋磉_(dá)模式差異。猜測(cè)這7個(gè)基因在亞洲棉的纖維細(xì)胞次生壁加厚中可能有重要作用。Ishii等［31］對(duì)于煙草嫩黃二細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，一個(gè)維管結(jié)合NAC轉(zhuǎn)錄因子蛋白VND7可以調(diào)控?zé)煵荽紊谥械哪揪厶呛?，并在此過(guò)程中起正向調(diào)節(jié)的作用，表明其與煙草次生壁的合成有關(guān)。李會(huì)萍等［32］從慈竹轉(zhuǎn)錄組中篩選得到兩個(gè)基因BeNAC3和BeNAC4，并通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析表明這兩個(gè)基因?qū)儆贜AC轉(zhuǎn)錄因子基因家族。接著用熒光定量數(shù)據(jù)檢測(cè)其在不同組織中的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)莖和未展開(kāi)葉，BeNAC3在筍和展開(kāi)葉中的表達(dá)量相對(duì)較高，且在展開(kāi)葉中的相對(duì)表達(dá)水平更為顯著；BeNAC4的表達(dá)具有明顯組織特異性，在莖中的表達(dá)量最高，約為筍中表達(dá)量的25倍，其次是展開(kāi)葉，而在幼嫩的筍和未展開(kāi)葉中的表達(dá)量較低。表明這兩個(gè)基因可能參與慈竹的次生生長(zhǎng)調(diào)控。最新又發(fā)現(xiàn)了NAC轉(zhuǎn)錄因子在植物的蛋白質(zhì)和脂類(lèi)合成過(guò)程中可能發(fā)揮著重要的作用。Chi等［33］在擬南芥中發(fā)現(xiàn)的NAC跨膜蛋白AtNTL7可以參與擬南芥的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜脅迫的調(diào)控中，并在其中起正向調(diào)控作用。由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在生物體中蛋白質(zhì)、脂類(lèi)合成，蛋白質(zhì)折疊等生化合成途徑起關(guān)鍵作用，所以推測(cè)NAC轉(zhuǎn)錄因子基因AtNTL7在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)和脂類(lèi)的代謝途徑中有重要作用。NAC轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于植物次生生長(zhǎng)乃至是生化代謝物的生物合成都有重要的作用，其功能還在進(jìn)一步的研究之中。

2.5 參與植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

植物激素在細(xì)胞分裂與伸長(zhǎng)、組織與器官分化、開(kāi)花與結(jié)實(shí)、成熟與衰老、休眠與萌發(fā)以及離體組織培養(yǎng)等方面調(diào)控植物的生長(zhǎng)、發(fā)育與分化，因此，植物激素對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的調(diào)節(jié)控制作用。NAC轉(zhuǎn)錄因子可以通過(guò)調(diào)節(jié)ABA、GA等植物激素的合成來(lái)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育或是抗逆性進(jìn)行調(diào)控。盧嘉寶等［34］在擬南芥中，通過(guò)雜交獲得了nac019nac055、nac019nac072和nac055nac072雙突變純合體和三突變體nac019nac055nac072。經(jīng)ABA處理后，野生型和NAC突變植株的ABA通路關(guān)鍵基因（RD29A、RAB18和RD29B）表達(dá)量顯著上調(diào)。但在NAC三突變體nac019nac055nac072以及NAC雙突變nac019nac072、nac019nac055植株中RD29A、RAB18和RD29B的誘導(dǎo)表達(dá)與野生型無(wú)顯著差異，而單突變體nac072和雙突變體nac055nac072比野生型顯著上升，雙突變體nac055nac072的表達(dá)變化最顯著，推測(cè)NAC072和NAC055在ABA響應(yīng)下游基因調(diào)控中可能發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)作用，NAC072的作用更大，而NAC019可能拮抗前兩者。Shen等［35］在水稻中克隆得到了轉(zhuǎn)錄因子基因OsNAC2，通過(guò)構(gòu)建OsNAC2的過(guò)表達(dá)株系和基因沉默株系發(fā)現(xiàn)，OsNAC2過(guò)表達(dá)株系對(duì)高鹽和干旱的抵抗能力降低，且在干旱條件下產(chǎn)量降低?；虺聊晗翟跔I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)于干旱和高鹽脅迫的抵抗能力增強(qiáng)，并且在干旱脅迫后產(chǎn)量明顯提高。基因表達(dá)圖譜分析證明，OsNAC2通過(guò)直接與在ABA信號(hào)途徑和抗逆途徑中表達(dá)的基因——LEA3和SnRK2蛋白激酶基因OsSAPK1的啟動(dòng)子結(jié)合來(lái)抑制它們的表達(dá)。實(shí)驗(yàn)表明，OsNAC2轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)在ABA依賴(lài)途徑中充當(dāng)一個(gè)ABA和脅迫響應(yīng)基因的負(fù)調(diào)控因子來(lái)調(diào)節(jié)水稻對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)。Mao等［36］對(duì)水稻OsNYC3轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。首先構(gòu)建水稻OsNYC3過(guò)表達(dá)株系和RNAi株系，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)株系葉片的衰老速率顯著快于野生型，而RNAi株系葉片衰老速率顯著慢于野生型。說(shuō)明OsNYC3在葉片衰老途徑中起著負(fù)調(diào)控因子的作用。進(jìn)一步的酵母單雜交和染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）-qPCR實(shí)驗(yàn)證明了OsNYC3通過(guò)與葉綠素降解基因OsNYC3和OsSGR的特異結(jié)合來(lái)促進(jìn)這兩個(gè)基因的表達(dá)，并且通過(guò)上調(diào)ABA生物合成基因（OsNCED3和OsZEP1）和ABA降解基因（OsABAox1）的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)水稻植株內(nèi)的ABA水平。而ABA對(duì)于OsNYC3基因的表達(dá)又起著反饋抑制的作用。這些結(jié)果表明，OsNYC3通過(guò)調(diào)節(jié)水稻體內(nèi)的葉綠素與ABA的合成來(lái)調(diào)節(jié)葉片的衰老。無(wú)獨(dú)有偶，Oda-Yamamizo等［37］通過(guò)研究擬南芥中的轉(zhuǎn)錄因子ANAC046發(fā)現(xiàn)，它通過(guò)與調(diào)節(jié)葉綠素衰老的基因的啟動(dòng)子結(jié)合而激活其表達(dá)，從而使葉片中的葉綠素含量降低而加速葉片的衰老。這些結(jié)果表明，ANAC046在調(diào)節(jié)葉綠素降解和葉片衰老過(guò)程中起著正向調(diào)控因子的作用。Lv等［38］對(duì)黃花蒿中的一個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子AaNAC1的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)AaNAC1在黃花蒿（A.annua）中過(guò)量表達(dá)時(shí)，青蒿素合成基因的表達(dá)會(huì)被明顯上調(diào)，從而導(dǎo)致黃花蒿體內(nèi)的青蒿素和二氫青蒿酸含量顯著增加，其對(duì)于葡萄孢菌感染和干旱脅迫的耐受性也明顯增加。利用過(guò)表達(dá)AaNAC1轉(zhuǎn)基因擬南芥也驗(yàn)證了其對(duì)葡萄孢菌感染的耐受性會(huì)顯著增強(qiáng)。這些研究結(jié)果在培育高含量青蒿素和抗旱的黃花蒿中具有實(shí)際應(yīng)用的意義。另有研究表明，NAC轉(zhuǎn)錄因子還可以調(diào)節(jié)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，從而影響植物的生長(zhǎng)。He等［39］在他們的研究中發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)NAC轉(zhuǎn)錄因子基因TaNAC2-5A的小麥植株，根部的生長(zhǎng)更加旺盛，并且根細(xì)胞中硝酸鹽的流入更加劇烈，從而增加小麥對(duì)氮素的吸收，提高地上部分植株的含氮量和小麥的產(chǎn)量。因此推測(cè)TaNAC2-5A轉(zhuǎn)錄因子在小麥吸收氮素的途徑中發(fā)揮積極作用。以上研究可以表明，轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)對(duì)植物合成激素甚至是吸收營(yíng)養(yǎng)元素的途徑進(jìn)行調(diào)控，從而調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育或?qū)τ谏锱c非生物脅迫的忍耐力。

3 展望

NAC轉(zhuǎn)錄因子是成員最多的植物特異的轉(zhuǎn)錄因子之一，迄今為止已經(jīng)在幾十個(gè)植物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了NAC轉(zhuǎn)錄因子的存在，并且對(duì)其在結(jié)構(gòu)、功能、表達(dá)特性方面的研究也取得了一定的進(jìn)展，但NAC轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)節(jié)植物發(fā)育、參與植物次生生長(zhǎng)代謝、參與植物非生物及生物脅迫響應(yīng)中的分子機(jī)制和功能多樣性仍然還需進(jìn)一步的研究和證明。隨著基因芯片、蛋白芯片等高新分子生物技術(shù)的迅速發(fā)展，利用優(yōu)勢(shì)基因來(lái)培育優(yōu)良的植物品種已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。對(duì)于NAC基因的研究表明，NAC基因在改良作物品質(zhì)，提高植物的抗逆性等方面發(fā)揮了重要的作用，因此，繼續(xù)深入研究NAC轉(zhuǎn)錄因子的分子機(jī)制對(duì)于植物品種的改良具有重大意義。