辽宁碱蓬NAC转录因子介导活性氧代谢途径调控植物耐盐性机制分析
批准号:
32070352
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李秋莉
依托单位:
学科分类:
植物资源保护与利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李秋莉
中文摘要
盐生植物有诸多耐盐机制响应盐胁迫,保证其在盐渍环境下正常生长。NAC是高等植物特有的一类转录因子,在多种胁迫应答中发挥作用。本课题组从盐生植物辽宁碱蓬中克隆了2个NAC基因(SlNAC1/2),转基因拟南芥盐胁迫下成活率提高,抗氧化酶活性增强,活性氧代谢相关基因上调表达。本项目拟对SlNAC1/2耐盐机制进行深入研究。ChIP-seq分析SlNAC1/2结合的启动子序列,鉴定SlNAC1/2靶位点DNA序列;检测盐胁迫下转基因拟南芥、辽宁碱蓬活性氧含量及活性氧代谢相关基因的表达;酵母单杂交、双荧光素酶分析、EMSA验证SlNAC1/2与差异表达活性氧代谢相关基因启动子的相互作用,获得转基因拟南芥、辽宁碱蓬中SlNAC1/2直接调控的活性氧代谢相关靶基因。构建“SlNACs→活性氧代谢相关基因→活性氧含量→耐盐性状”的分子调控网络。本项目将为揭示盐生植物耐盐机制、利用耐盐基因资源奠定基础。
英文摘要
Halophytes have many salt tolerance mechanisms to respond salt stress and to ensure the normal growth in saline environment. The plant-specific NAC (NAM, ATAF1/2, CUC2) transcription factors (TFs) play important roles in multiple stress responses. We have obtained 2 NAC TFs genes (SlNAC1/2) from the halophyte Suaeda liaotungensis. Over-expression of SlNAC1/2 improved survival ratio of transgenic Arabidopsis, enhanced the antioxidant enzyme activities, and up-regulated the reactive oxygen species(ROS)-related gene expression under salt stress. Basing on the previous work, this project will be performed on investigating the salt tolerance molecular mechanisms of SlNAC1/2 TFs. First, the SlNAC1/2 binding promoter sequence are obtained by ChIP-sequence. And the SlNAC1/2 binding sites are identified using MEME. Second, the ROS concentration and ROS-related gene expression under salt stress are detected in SlNAC1/2 transgenic Arabidopsis and Suaeda liaotungensis. The interaction between SlNAC1/2 TFs and the promoters of differentially expressed ROS-related genes are tested by yeast one hybrid, dual-luciferase reporter assay, and electrophoretic mobility shift assay. The target ROS-related genes directly regulated by SlNAC1/2 TFs are obtained. Finally, the molecular regulating network of “SlNACs → downstream ROS-related target genes → ROS concentration → salt-tolerant traits” will be constructed and it can help us understanding the salt tolerance mechanisms of NAC TFs. This study will lay a foundation for revealing the salt tolerance mechanism, and utilizing the salt tolerance gene resources in halophytes.
盐生植物有诸多耐盐机制响应盐胁迫,保证其在盐渍环境下正常生长。NAC是高等植物特有的一类转录因子,在多种胁迫应答中发挥作用。本课题组前期从盐生植物辽宁碱蓬中克隆了2个N AC基因(SlNAC1/2),转基因拟南芥盐胁迫下成活率提高,抗氧化酶活性增强,活性氧代谢相关基因上调表达。本项目对SlNAC1/2转录因子提高植物耐盐机制开展了深入研究。发现SlNAC1/2均可与TTGAC序列特异结合,TTGAC是SlNAC1/2转录因子特异性结合靶序列;盐胁迫条件下,外源 SlNAC1/2转录因子通过调控转基因拟南芥活性氧代谢基因的表达,增强活性氧清除能力,解除盐胁迫下过量活性氧对转基因拟南芥造成的伤害,SlNAC1直接调控Rboh(RbohB、RbohD、RbohJ)、SOD(FSD1、FSD2)、APX(APX1、APX4、APX5)、CAT(CAT1、CAT3)、GPX(GPX2、GPX8)基因的表达,SlNAC2直接调控Rboh(RbohD)、SOD(FSD3)APX(T-APX)、CAT(CAT1)、GPX(GPX1、GPX4)基因的表达;SlNAC1/2转录因子可通过调控SlFe-SOD、SlAPX3、SlPOD66、SlCCS、SlPRX 2B、Sl1-Cys PRX基因的表达,调控辽宁碱蓬活性氧含量,提高辽宁碱蓬耐盐性。同时发现,分属不同 NAC 亚家族的 SlNAC1(TIP 亚家族)、SlNAC2(ATAF 亚家族)转录因子在通过调控活性氧代谢、提高植物耐盐性中的作用相同,模式略有不同。本研究为NAC转录因子调控下游基因表达机制研究,为SlNAC1/2转录因子提高植物耐盐性机制研究,为深入理解盐生植物辽宁碱蓬耐盐机制,为不同 NAC 亚家族的功能和作用模式研究提供了新内容;也为盐生植物耐盐基因资源的开发和利用及耐盐作物的培育奠定了基础。
盐生资源植物辽宁碱蓬耐盐相关NAC转录因子基因克隆与功能鉴定
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批准号:31340052
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2013
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负责人:李秋莉
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依托单位:
辽宁碱蓬CMO基因启动子盐诱导元件鉴定及相关转录因子分离
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批准号:30871389
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项目类别:面上项目
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资助金额:29.0万元
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批准年份:2008
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负责人:李秋莉
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依托单位:
辽宁碱蓬胆碱单加氧酶基因盐诱导启动子研究
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批准号:30370806
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项目类别:面上项目
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资助金额:7.0万元
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批准年份:2003
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负责人:李秋莉
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依托单位:
国内基金
海外基金