大麦NAC基因家族鉴定分析及HvNAC38的耐盐功能验证

　　

摘要： NAC基因家族是植物中一类重要的转录因子家族，在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等方面均发挥关键作用。本研究以前期实验室通过多组学联合分析筛选出的耐盐候选基因HORVU3Hr1G014090为研究对象，对大麦NAC基因家族成员进行全基因组鉴定及生物信息学分析，并对所有成员进行盐胁迫下的表达模式分析和qRT-PCR验证，通过亚细胞定位确定候选基因在细胞内的具体位置，最后过表达拟南芥以验证其功能。结果显示，共鉴定到116个HvNACs基因，分布在7条染色体上，将耐盐候选基因HORVU3Hr1G014090命名为HvNAC38；HvNACs可分为6个亚族，其中3对基因存在片段复制，分别为：HvNAC19和HvNAC57、HvNAC32和HvNAC85、HvNAC14和HvNAC58；理化性质分析发现，HvNACs氨基酸数为112~894，分子量为12,782.78~99,779.03 Da，等电点为4.20~10.54，不稳定系数为21.9~70.6，亲水性平均值为1.029~0.264；HvNACs启动子上存在多个与抗逆相关的结合基序，共鉴定到5个结构域和超家族，分别为NAM结构域、PHA03378超家族、PTZ00449超家族、PHA03052超家族和PHA03247超家族；HvNACs共有41个顺式作用元件，有22个成员无内含子结构；107个HvNACs基因对盐胁迫有响应，选择其中8个成员的表达量进行验证，结果与转录组数据趋势基本一致；亚细胞定位结果显示HvNAC38定位在细胞核中，与预测结果一致；过表达HvNAC38基因到拟南芥后，通过表型与生理指标综合分析，验证该基因可提高拟南芥的耐盐性。本研究为探索大麦耐盐机制与提高作物抗逆性的研究提供了参考。