NAC家族轉錄因子對鐵皮石斛原球莖發生的分子機理研究

《NAC家族轉錄因子對鐵皮石斛原球莖發生的分子機理研究》是依託西南交通大學，由王萬軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：NAC家族轉錄因子對鐵皮石斛原球莖發生的分子機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王萬軍
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

原球莖是蘭科植物成熟種子中處於球形期的休眠原胚重新啟動細胞分裂後形成的一種獨特的發育模式，經歷分生組織形成期、以及原球莖形成期、分化期、退化期等4個各具特徵的連續發育時期，其中在原球莖分化期發生的原球莖頂端分生組織的建立和活動是其獨特發育進程的關鍵，目前對原球莖發育過程的分子調控機制仍屬未知。我們在前期研究中發現一些NAC特異基因在鐵皮石斛原球莖發育過程中特異表達，本項目擬在篩選出NAC家族轉錄因子中原球莖發育特異基因的基礎上進一步解析這些特異基因在鐵皮石斛原球莖頂端分生組織的建立與形成過程中的功能、時空表達、亞細胞定位以及調控網路等，探討蘭科植物特殊的原球莖發生分子調控機制，並為人工調控蘭科植物的種子發育提供新途徑。

結題摘要

1. 鐵皮石斛原球莖的形態發生分析 在鐵皮石斛種子非共生培養體系中，果莢中部的種子較兩端的種子有較明顯的生長優勢；通過對各發育時期原球莖的生長曲線分析，發現在原球莖形成前的種胚活化期，活化種胚橫向生長快於縱向生長；在原球莖形成及原分生組織形成期間，原球莖縱/橫比值近於1，形態似圓球形；在凸起的原分生組織出現明顯凹陷以後，原球莖縱向生長快於橫向，在球形部分顯示明顯的形態特徵，依次變化為橢球形、啞鈴形等；此後，縱/橫比值穩定，但啞鈴形兩端變化明顯，顯示出由基部開始的退化現象。 2. 鐵皮石斛原球莖發育過程的基因表達分析 完成處於原球莖形成期、原分生組織形成期和SAM形成期的鐵皮石斛原球莖的轉錄組分析，共獲得了30,898條Unigenes注釋結果，經數據分析獲得NAC的Unigenes序列，套用RACE技術驗證並獲得了62個鐵皮石斛NAC家族成員，並已獲得了其中40個的全長cDNA序列。目前我們正開展3個方面的研究工作：(1) NAC家族各成員在鐵皮石斛原球莖各發育時期的q-RT PCR分析，現正進行內參基因篩選以及NAC特異引物設計；(2) 根據cDNA全長序列進行鐵皮石斛NAC家族的基因組序列克隆以研究NAC家族的基因組進化發育，目前已獲得了5個NAC家族成員的DNA序列克隆；(3) 繼續挖掘與鐵皮石斛原球莖發育有關的其它特異基因。 3. NAC轉錄因子AtNAC1與目標DNA的結合研究 進行了擬南芥AtNAC1的分子建模及其與目標DNA (5’-CTGACGTAAGGGATGACGCAC-3’)的分子對接研究。發現AtNAC1通過3個β-摺疊結合DNA，其核心基序WKATGKD插入DNA大溝，參與結合AtNAC1的DNA基序為5'-CTGACGTA-3'和5'-GATGACGC-3'。Lys102、Ala103、Thr104、Gly105、Lys106和Asp107與DNA的鹼基結合，起到識別和結合作用，而Arg91、Thr92、Asn93、Lys135、Asp137、His141、Phe169和Lys171與DNA的磷酸骨架結合，起到增強AtNAC1與DNA的親和力的作用。該項研究結果首次提供了AtNAC1與DNA結合的in silico結合模式，將為我們後續研究NAC的結構與功能提供一些新的思路。 4. 發表相關學術論文3篇，其它論文3篇。