棉花叶片衰老相关基因GhNAC12的功能分析

• 作 者: 赵凤利
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 陆地棉 GhNAC12基因 衰老 荧光定量 功能分析

作为一种类型的细胞程序性死亡，衰老是植物叶片整个生长发育过程中的最后一环，是由细胞核控制的一种有序自解体过程，该过程同时也受到多种环境信号的调节。拟南芥叶片衰老研究结果显示出转录因子在叶片衰老调控中的重要性。NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族之一，拟南芥和水稻中已经克隆了多个参与调控叶片衰老的NAC基因成员，说明开展NAC基因相关研究对于探究叶片衰老的分子机制具有重要意义。NAC转录因子由于其蛋白的N-端含有约150个高度保守的氨基酸组成的NAC结构域而得名。NAC转录因子广泛参与到植物生长、发育和对胁迫的响应等过程之中。本研究以本实验室从陆地棉中克隆的GhNAC12为研究对象，通过体外转录激活实验、荧光定量以及拟南芥转基因验证等方法，分析该基因的功能，为研究棉花早衰的分子机制奠定了基础。本实验的结果如下：1.克隆了该基因编码区的1305bp基因组序列，经比对，该基因具有三个外显子和两个内含子，并且两个内含子均具有植物内含子的典型特征；2.克隆了该基因的1592bp的上游调控区域，经过顺式元件在线分析，上游调控区域内含有多种激素和胁迫的响应元件，说明该基因参与到植物生长发育和胁迫的应激反应中；3.结构域分析得知其含有NAM结构域，表明该基因隶属于NAC家族中的NAM亚家族；4.体外转录激活实验表明，GhNAC12具有体外转录激活活性，暗示该转录因子可以激活下游其下游基因的表达；5.品种特异性荧光定量数据显示，GhNAC12在早衰品种中棉所10号中表达量显著高于早熟不早衰品种辽4086，暗示该基因是控制陆地棉早衰的候选基因；6.过表达GhNAC12导致拟南芥提前衰老；7.黄萎病菌侵染根部的荧光定量表明，GhNAC12在黄萎病菌侵染的棉花根部呈现出周期性的变化，暗示GhNAC12也参与到了根部对黄萎病菌的防御反应之中。