辣椒NAC转录因子CaNAC064在温度胁迫下功能的探究

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辣椒(Capsicum annuum L.)是世界上最重要的蔬菜之一,在其生长发育过程中常遇到极端温度(低温、高温)的危害而大大减产。NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子是植物所特有的,越来越多的研究表明,NAC的家族成员参与植物的多种生命活动,例如维管束的发育,花药次生壁的形成,植物的衰老,激素调控及信号转导等,特别是在植物响应非生物胁迫中起重要的调节作用。实验室前期对辣椒NAC家族成员进行了鉴定并初步分析了家族成员的表达模式,发现CaNAC064受低温和高温强烈诱导表达,但其在逆境胁迫下的功能未知。因此本试验以CaNAC064为研究对象,探索CaNAC064在响应温度胁迫中的功能,取得的主要结果如下:1.通过对辣椒CaNAC064基因的序列及启动子区域结构特征的分析,发现该基因全长为1017bp,编码338个氨基酸,分子量37.66KDa,等电点6.91。启动子区域含有多个与激素响应及胁迫响应相关的作用元件。该基因在辣椒根、茎、叶、花、果实、种子中均有表达,根中的表达量最高,果实中的表达量较低。酵母转录激活活性发现该基因具有自激活活性并且其转录激活域在C端。2.利用VIGS技术将辣椒P70中CaNAC064沉默后,对其进行4℃和42℃处理,从表型上看,沉默植株比对照植株的萎蔫程度更严重;生理指标数据分析,沉默植株丙二醛含量明显高于对照植株较高,POD活性和脯氨酸含量则显著低于对照植株,DAB和NBT染色显示过氧化物在沉默植株中的积累更多。以上结果表明CaNAC064沉默后降低了辣椒对低温和高温的耐受性。3.在拟南芥中异源过表达CaNAC064,对转基因株系和野生型(WT)株系进行4℃和42℃处理后发现,转基因株系中丙二醛含量和相对电导率均低于WT;而POD活性高于WT。CaNAC064的过表达增强了拟南芥的抗寒性和耐热性。4.酵母双杂交筛库初步发现45个可能与CaNAC064互作的候选蛋白,从中挑选Remorin蛋白、低温诱导的半氨酸蛋白酶、热激蛋白和丝氨酸羧肽酶进行点对点回转验证,初步确认这4个蛋白可能和CaNAC064发生互作。
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