逆境诱导转录因子DgNAC1分离与功能分析及其下游逆境响应基因的筛选

Chrysanthemum is one of the most famous ornamental species in the world. However, chrysanthemum-growing areas are subject to high salinity, which can affect chrysanthemum growth and production. The study try to isolate and investigate the functions of a novel salt-responsive NAC TF gene termed DgNAC1 from chrysanthemum, obtain the 35S:DgNAC1 transgenic chrysanthemum, construct suppression subtractive hybridization (SSH) for transgenic chrysanthemum with 35S:DgNAC1 construct and wild type chrysanthemum, and obtain enhancement patterns of DgNAC1 regulon expression in DgNAC1 transgenic chrysanthemum under high salinity stress conditions using cDNA macroarray, and conclude the precise mechanism of DgNAC1 in high salinity tolerance. Meanwhile, by utilizing the achievement, we hope that could be beneficial to reveal the transcriptional mechanism of improving the high salinity tolerance and provide a potentially excellent genetic resource for the improvement of high salinity tolerance in chrysanthemum.

菊花是我国十大传统名花和世界四大切花之一，观赏和经济价值极高。培育耐盐切花菊新品种已成为降低切花菊生产成本和提高切花菊产量与品质的关键。本拟申请项目选定我国切花菊主栽品种'神马'为材料，同源克隆菊花逆境诱导的NAC类转录因子DgNAC1；采用qRT-PCR技术研究其组织器官表达特点以及逆境胁迫诱导的调控表达特征；通过DgNAC1正义表达载体构建与转化烟草进行功能鉴定；同时获得35S:DgNAC1基因转化菊花植株并对其进行耐盐性检测；应用抑制消减杂交技术构建35S:DgNAC1基因转化菊花与非转化菊花的差异表达基因文库，筛选DgNAC1下游基因，通过cDNA macroarray分析DgNAC1下游基因在盐胁迫下表达特性，期望发掘关键功能基因，揭示DgNAC1在转录水平上提高非生物逆境耐性的转录调控机制。本申请项目实施可为菊花非生物逆境分子育种提供基因资源和理论依据。

菊花(Dendranthema grandiflorum)是我国十大传统名花和世界四大切花之一，观赏和经济价值极高。因而培育耐盐性强的切花菊新品种已成为降低切花菊生产成本和提高切花菊产量与品质的关键。本项目按照项目计划书，课题组完成了以下研究内容：1. 利用RT-PCR 和RACE 方法从叶片中同源克隆到逆境诱导的NAC类转录因子DgNAC1 （GenBank：No. HQ317452），DgNAC1受低温、干旱、盐胁迫和ABA诱导。2. 通过DgNAC1正义表达载体构建与转化烟草进行其功能鉴定, DgNAC1 的过量表达提高了转基因烟草的耐盐性。3. 通过DgNAC1正义表达载体构建与转化菊花进行其功能鉴定, DgNAC1 的过量表达提高了转基因菊花的耐盐性。4. 完成35S:DgNAC1转化菊花与非转化菊花的转录组测序（RNA-seq）和数字基因表达谱测序, 得到了161522个Unigene，大小93Mb。35S:DgNAC1转化菊花相对非转化菊花上调的转录本数为60685个，下调65961个。通过生物信息学方法，获得35S:DgNAC1转化菊花较非转化菊花上调基因DgWRKY1，DgWRKY2，DgWRKY4，DgWRKY5和DgNHX1。并对其功能进行了验证，研究结果表明DgWRKY1和DgNHX1均能提高转基因烟草抗盐性。5. 同时利用RT-PCR 和RACE 方法从菊花中同源克隆到逆境诱导转录因子DgWRKY3 （GenBank：No. KC292215）和DgZFP3（GenBank：No. JQ040514）。并对其功能进行了验证，研究结果表明DgWRKY3能提高转基因烟草抗盐性，DgZFP3能提高转基因烟草抗旱性。上述研究表明，DgNAC1为培育耐盐性强的切花菊新品种提供基因资源，同时，DgNAC1提高菊花抗盐的机理是复杂的。