野生黄花苜蓿逆境应答转录因子NAC家族基因的分离鉴定及功能分析

Medicago falcate is a perennial legume withing many excellent characteristics which are great tolerance to drought, cold and salt, so it is an important gene resources of alfalfa resistibility breeding, and the study of excavation and use of Medicago falcate resistance genes is to protect and innovate this gene resources. NACs is one of plant-specific transcription factor protein, and play important roles in plant growth, development and biotic and/or abiotic stress responses. In this project, our objective is to search for the stress-response related transcription factor NACs genes in Medicago falcate roots, which treated with sorbitol and NaCl, by builting the transcriptom and expression profiling using high-throughput sequencing technology, and analyze their molecular mechanism in regulating stress-tolerance by investigating the expressing characterization and transcription activation function. On the other hand, for further elucidating the potential application value of stress-responsive transcription factor NACs gene from Medicago falcate in improvement of stress-tolerance for legume forage, we plan to transfer tow NACs gene into Medicago truncatula, then investigate the phenotypic traits and stress-tolerance of transgenic plants.

黄花苜蓿（Medicago falcata）是豆科苜蓿属多年生植物，具有抗旱、耐寒、耐盐等优良特性。因此，黄花苜蓿是苜蓿抗性育种的重要基因库，开展黄花苜蓿抗性基因的挖掘和利用，是对黄花苜蓿种质资源的保护和创新。NACs是植物特有的转录因子之一，在植物生长发育和应答生物和（或）非生物胁迫中起着重要作用。本申请项目以黄花苜蓿为材料，经山梨醇和盐胁迫后，利用高通量测序技术对其根部转录组和表达谱进行分析，大规模寻找逆境应答转录因子NACs基因，分析其在不同处理条件下的表达特征和功能特性，进一步通过转基因方法将2个候选抗逆相关NACs基因在模式植物蒺藜苜蓿中超表达，分析转基因植株的表型特征和抗逆性，探明其调节抗逆性的分子机制，分析其作为目标基因在进行对豆科牧草抗逆性遗传改良研究中潜在应用价值。

黄花苜蓿（Medicago falcata）是豆科苜蓿属多年生植物，具有抗旱、耐寒、耐盐碱等优良特性。因此，黄花苜蓿是苜蓿抗性育种的重要基因库，开展黄花苜蓿抗性基因的挖掘和利用，是对黄花苜蓿种质资源的保护和创新。NACs是植物特有的转录因子之一，在植物生长发育、果实成熟、衰老、应答和防御各种胁迫中起着重要作用。本研究以黄花苜蓿为材料，经山梨醇和盐胁迫后，利用高通量测序技术对其根部转录组和表达普进行分析，鉴定获得了146个MfANC基因，，其中30个含有完整的ORF序列，其编码的蛋白质均含有NAC蛋白特有N-端DBD结构域和多变的C-端TAR。定量PCR分析显示8个MfNACs基因在野生黄花苜蓿根、茎和叶中的表达受盐、干旱、低温以及ABA的调节。克隆分析了5个MfNAC基因以及2个MfNAC基因启动子区序列，并分析了MfNAC63编码蛋白质定位于细胞核，验证了MfNAC35和MfNAC63编码蛋白质的转录激活功能。同时将MfNAC35和MfNAC88转化蒺藜苜蓿R108，获得了PCR检测阳性的T0代植株。同时，将MfNAC35转化本氏烟草， 盐或干旱胁迫可上调转MfNAC35 T0代烟草植株CAT，SOD 和 P5CS 基因的表达，表明MfNAC35可能是通过调节抗逆相关基因的表达，进而参与调节抗逆性的分子机理。以上结果有助于全面系统地理解MfNACs参与调节野生黄花苜蓿抗逆性的分子机理，且MfNAC35具有改良植物抗逆性的潜在应用价值。