PCE | 合肥工业大学刘永胜课题组通过操控转录因子SlNAC1提高番茄非生物胁迫耐受性
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阅读： 2022/10/11 17:11:22
非生物胁迫是限制作物生长和产量的主要因素。为了适应冷、旱和盐等环境胁迫，植物进化形成了复杂的应答调控网络，其中转录因子通过独立或协同调控靶基因的表达发挥关键作用。NAC（NAM，ATAF1，CUC2）家族是一类重要的植物特异性转录因子，具有保守的N端（NAC特异性DNA结合域）和高度可变的C端（转录激活结构域）。在模式植物拟南芥及大豆、水稻、小麦和番茄等作物中，NAC家族基因受逆境胁迫快速诱导表达，其过表达增强植物对非生物胁迫的耐受性，但同时导致作物生长抑制。
近期，合肥工业大学牛向丽/刘永胜、美国爱达荷大学Fangming Xiao研究组在Plant, Cell & Environment 发表了题为“Manipulation of the transcription factor SlNAC1 for improved tolerance to abiotic stress in tomato”的研究论文，通过转录因子SlNAC1的遗传操作提高番茄对非生物胁迫的耐受性。
番茄SlNAC1基因受多种非生物胁迫诱导表达，所编码蛋白被泛素蛋白酶体系统快速降解，在转录和翻译后水平受到精细调控。SlNAC1具有两个不同的转录激活域（TADs），TAD1和TAD2，均具有转录激活功能，SlNAC1蛋白的不稳定性归因于富含酸性氨基酸的TAD1，而富含谷氨酰胺的TAD2与SlNAC1介导的非生物胁迫抗性相关。该研究通过去除SlNAC1基因的TAD1区域，使其形成较为稳定的胁迫抗性蛋白，并与诱导型启动子融合，实现其表达的胁迫可控性，由此所获得的ProNAC1::SlNAC1?191-270转基因番茄植株呈现出无明显生长抑制和果实不利性状，且对非生物胁迫耐受性显著增强。
通过对SlNAC1的遗传改造，利用其稳定性功能突变体的可控表达，使番茄植株在正常生长条件下不表现生长发育异常，而在胁迫条件下快速诱导表达并积累SlNAC1?191-270蛋白，增强对冷、干旱或盐胁迫的耐受性，具有明显的胁迫下生长和存活优势。在胁迫条件解除后，诱导表达迅速降至基础水平，恢复正常生长。该研究为作物非生物胁迫的动态适应遗传调控提供了借鉴。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14437
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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