干旱胁迫限制着植物生长、发育和生产力,直接导致植物的生长状况和作物产量受到严重影响。因此,改善和减少干旱胁迫对植物的影响具有重要的农牧业意义。紫穗槐是一种多年生豆科落叶灌木,具有很强的耐旱能力。虽然,学者们对植物的抗旱性研究已有多年,但对紫穗槐的NAC类转录因子的抗旱性功能研究还不够深入。因此,分离紫穗槐中耐旱基因AfNAC1并利用生物技术手段调控AfNAC1的表达量可以为紫穗槐的耐旱性育种提供新的策略。
近日,我校东北盐碱植被恢复与重建教育部重点实验室蓝兴国教授和管清杰副教授课题组在国际学术期刊Frontiers in Plant Science上在线发表了题为“ Drought resistance of tobacco overexpressing theAfNAC1gene ofAmorpha fruticosaLinn. ”的研究论文。该研究发现,AfNAC1转录因子间接或直接参与植物的光系统II反应而提高抗旱胁迫调控的分子机制,将为研究木本植物NAC转录因子的抗旱性功能提供理论依据。
为了探究AfNAC1基因的功能,利用WGCNA方法,构建与紫穗槐干旱胁迫后的基因表达数据相关的共表达网络,进一步验证了AfNAC1基因在共表达网络,后续又通过构建AfNAC1基因的子网络对其功能进行了推测,作为后续实验的基础。该课题组从紫穗槐幼苗中克隆NAC转录因子(AfNAC1基因,MN180266)。研究人员通过qRT-PCR检测到AfNAC1基因在紫穗槐的根、茎、叶、花中均有表达,深入分析过表达烟草抗旱性表明,过表达AfNAC1基因的烟草抗旱性增强,在自然干旱胁迫下,过表达植物的叶绿素和抗氧化酶活性以及过表达植株的存活率均明显高于野生型;复水后过表达AfNAC1烟草的Fv/Fm值比野生型(WT)烟草恢复的快,迅速到达对照组的水平;说明AfNAC1可能参与光系统的调节,间接参与植物的抗旱逆境胁迫调控的途径。
东北林业大学研究生李明慧为论文第一作者,东北林业大学盐碱植被恢复与重建教育部重点实验室蓝兴国教授、管清杰副教授为通讯作者,中国科学院东北地理与农业生态研究所李秀峰、王臻昱助理研究员,绥化市农业农村局刘晨曦也参与了该项目。该研究获得国家自然科学基金;中央高校基本科研业务费专项项目;黑龙江省头雁创新团队计划(树木遗传与育种创新团队)项目资助。
DOI10.3389/fpls.2022.980171