菠菜SoNAC轉(zhuǎn)錄因子家族的全基因組鑒定與分析

譚獻(xiàn)詹　葛晨輝　戴雨柔　孔猛　徐晨曦　王全華

摘? 要： 采用生物信息學(xué)分析方法，從菠菜基因組中篩選鑒定了57個(gè)菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子，并對其基因結(jié)構(gòu)、編碼蛋白和系統(tǒng)進(jìn)化進(jìn)行了分析;通過熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)qRT-PCR分析，研究了高溫和鹽處理后菠菜葉片中基因的表達(dá)模式.研究結(jié)果顯示：菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子可以被歸入2組17個(gè)亞組，Group Ⅰ包含10個(gè)亞組，Group Ⅱ包含7個(gè)亞組;染色體定位分析表明，共有36個(gè)基因隨機(jī)分布在菠菜的6個(gè)染色體上，其中21個(gè)分布在scaffold上，多數(shù)基因位于端粒，部分基因在染色體上成簇分布并具有相似的結(jié)構(gòu);基序分析表明，SoNACs中存在5個(gè)高度保守的基序，其中沒有一個(gè)基序是所有SoNACs都共有，有些亞族（SND）的保守基序被其他基序替換，進(jìn)一步對保守基序的預(yù)測表明，Motif 1，2和3是NAM結(jié)構(gòu)域中的核心基序.為揭示NAC家族在菠菜中的抗逆作用，通過qRT-PCR分析了不同亞族基因在高溫和鹽脅迫下的基因表達(dá)，許多基因被鹽分或高溫脅迫上調(diào)或下調(diào)，不同脅迫下存在顯著差異表達(dá)模式.鹽脅迫下，表達(dá)模式聚為2類：一類為表達(dá)上調(diào)、在轉(zhuǎn)錄中后期發(fā)揮主要作用的成員（，，，）;另一類為表達(dá)下調(diào)，但有2個(gè)成員（，）在轉(zhuǎn)錄起始階段發(fā)揮主要作用的;高溫脅迫下，表達(dá)模式聚為3類：第一類為表達(dá)上調(diào)、在轉(zhuǎn)錄中后期發(fā)揮主要作用的成員（）;第二類為表達(dá)下調(diào)的成員;第三類為表達(dá)上調(diào)不明顯的成員.與高溫脅迫相比，鹽脅迫下更多基因傾向于高表達(dá)，是響應(yīng)兩種脅迫均被上調(diào)的基因.因此，進(jìn)一步對該基因及其亞組成員進(jìn)一步分析可能有助于建立菠菜的脅迫耐受性.

關(guān)鍵詞： 菠菜（）; SoNAC; 高溫脅迫; 鹽脅迫

中圖分類號(hào)： S 636.1??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A??? 文章編號(hào)： 1000-5137（2022）01-0020-12

In this study， bioinformatics analysis was used to screen and identify 57 spinach NAC transcription factors from the spinach genome， and to analyze their gene structures， encoded proteins and phylogenetic evolution. Meanwhile， by using quantitative fluorescence PCR （qRT-PCR）， expression patterns of NAC genes were examined in spinach leaves treated by high temperature and salt stress. The results of this study showed that spinach NAC transcription factors were classified into 2 groups and 17 subgroups. Groups I and II consisted of 10 and 7 subgroups， respectively. Chromosome location analysis showed that 36 genes were randomly distributed on six spinach chromosomes， and among them， 21 genes were distributed on scaffolds， most of genes were located in telomeres， and some genes were clustered on chromosomes with similar structures. In addition， motif analysis showed that， there are 5 highly conserved motifs in SoNACs， none of which is common to all SoNACs， and some subfamilies （SNDs） of conserved motifs are replaced by other motifs. Further prediction of conserved motifs shows that Motifs 1， 2 and 3 are core motif in the NAM domain. In order to reveal the stress resistance of NAC family in spinach， the gene expression of different SoNAC subfamilies under conditions of high temperature and salt stress was analyzed by qRT-PCR. The results showed that many genes were up-regulated or down-regulated by salt or high temperature stress， indicating there were significant different expression patterns under different stresses. Under salt stress， the expression patterns of are clustered into two categories， one is the up-regulated members （， ， ， ） that function mainly in the middle and late stages， and the other is down-regulated members （， ） that work mainly in the initiation stage. By comparison， under high temperature stress， the expression patterns of are clustered into three categories， the first category is the up-regulated member （） that functions mainly in the middle and later stages， the second category is down-regulated member， and the third group is the member whose expression is not significantly up-regulated. Compared with high temperature stress， more genes tend to be highly expressed under salt stress. However， is a gene that is up-regulated in response to both stresses. As a consequence， further analysis of this gene and its subgroup members may help to establish stress tolerance in spinach.

spinach （）; SoNACs; high temperature stress; salt stress

0? 引 言

轉(zhuǎn)錄因子是一類在植物生長發(fā)育中起關(guān)鍵調(diào)控作用的蛋白質(zhì)，它們通過與啟動(dòng)子區(qū)域中的順式調(diào)控元件結(jié)合來調(diào)節(jié)靶基因的時(shí)空表達(dá).植物轉(zhuǎn)錄因子家族，主要包括AP2，bHLH，ARF，MYC，WRKY和NAC等，是許多生物過程中必不可少的調(diào)節(jié)劑，其中NAC是植物特有的一類轉(zhuǎn)錄因子，在植物干旱、鹽和高溫脅迫下發(fā)揮重要作用.NAC是由NAM，ATAF1/2和CUC2共3個(gè)亞族構(gòu)成的轉(zhuǎn)錄因子，是植物最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一.典型的NAC蛋白N端包含一個(gè)保守的NAM結(jié)構(gòu)域，包含約150個(gè)氨基酸，在C端包含一個(gè)高度可變的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū).自1996年首次報(bào)道NAC蛋白以來，NAC蛋白已在擬南芥、水稻、小麥等許多物種中被鑒定.過表達(dá)的擬南芥對干旱和鹽脅迫的耐受性增強(qiáng)，水稻通過ABA途徑在水稻耐旱和耐鹽中發(fā)揮正調(diào)控作用.通過增強(qiáng)下游脅迫相關(guān)基因的表達(dá)提高了小麥對干旱脅迫的耐受性.此外，一些擬南芥NAC同源基因，如（一種韌皮部特異表達(dá)的NAC），細(xì)胞壁調(diào)節(jié)因子，同源的楊樹基因（如，）都能夠通過減少細(xì)胞大小和數(shù)量來降低植物的生長速度.一些NAC通過調(diào)節(jié)植物的激素水平影響其生長發(fā)育，已被確定為番茄果實(shí)成熟的正調(diào)節(jié)因子，調(diào)節(jié)植物生長、側(cè)根形成、葉片衰老以及果實(shí)成熟和軟化.對擬南芥、水稻和花生的研究已經(jīng)證明NAC參與干旱和鹽脅迫反應(yīng).然而，菠菜作為重要的綠葉菜之一，關(guān)于其NAC轉(zhuǎn)錄因子家族的研究尚未見報(bào)道.

本研究以上海師范大學(xué)公布的菠菜基因組數(shù)據(jù)為資源平臺(tái)，利用生物信息學(xué)相關(guān)手段，在菠菜基因組范圍內(nèi)篩選、鑒定菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子，分析其基因結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)子Motifs分布特征、編碼序列特征和分類信息等;通過實(shí)時(shí)熒光定量-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（qRT-PCR）分析了所有SoNACs亞組的代表性基因在高溫和鹽脅迫下的表達(dá)水平，以期為菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子的克隆、表達(dá)和功能驗(yàn)證等研究奠定基礎(chǔ).

1? 材料與方法

菠菜轉(zhuǎn)錄因子家族的檢索、鑒定

菠菜數(shù)據(jù)庫（http：//www.spinachbase.org/）用于鑒定NAC轉(zhuǎn)錄因子家族成員.采取兩個(gè)步驟進(jìn)行鑒定.首先，使用Pfam 32.0（http：//pfam.xfam.org/）下載NAM結(jié)構(gòu)域的隱馬爾可夫模型（PF號(hào)：PF02365）和訓(xùn)練文件集（PF02365_seed.txt），在HMMER3.3.1（http：//www.hmmer.org/）程序下搜索菠菜NAC蛋白，提取E_VALUE大于10的高質(zhì)量序列以PF02365_seed.txt為訓(xùn)練模型NAC.hmm文件，以此模型執(zhí)行搜索，將結(jié)果去除冗余后進(jìn)行匯總.通過NCBI-CDD（https：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/）鑒定候選序列，那些不含NAM結(jié)構(gòu)域或明顯具有屬于其他蛋白質(zhì)家族的序列被排除在外.最后剩余的蛋白質(zhì)序列被視為Sp75的NAC轉(zhuǎn)錄因子，被用作后續(xù)進(jìn)一步的分析.

菠菜蛋白的理化性質(zhì)和亞細(xì)胞定位

ExPASy（https：//web.expasy.org/protparam/）用于預(yù)測 SoNACs蛋白的等電點(diǎn)（pI）和分子質(zhì)量（MW）. WOLF PSORT（https：//www.genscript.com/tools/wolf-psort） 被用來預(yù)測的亞細(xì)胞定位情況.

的保守結(jié)構(gòu)域分析

使用Clustal X 2.1對亞族代表SoNACs進(jìn)行多序列比對，根據(jù)保守序列覆蓋范圍截取比對結(jié)果，DNAMAN 6.0軟件被用作保守序列特殊顏色的標(biāo)記.

基因結(jié)構(gòu)、保守基序和染色體定位分析

SoNACs的基因長度、結(jié)構(gòu)信息、保守基序和染色體定位用TBtools軟件分析.被用作展示的motif信息則在TBtools上獲得（搜索范圍為19～50）.

啟動(dòng)子的順式作用元件預(yù)測

截取NAC基因啟動(dòng)子上游2 000 bp序列，用來預(yù)測順式作用元件，在PLANTCARE（http：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）上進(jìn)行順式作用元件搜索，并利用Excel中的VBA程序?qū)λ信c應(yīng)激相關(guān)的元件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

菠菜蛋白的系統(tǒng)發(fā)育分析

為了研究菠菜NAC 蛋白與雙子葉植物擬南芥以及近鄰植物甜菜NAC之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，從植物轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫PlantTFDB 5.0（http：//planttfdb.gao-lab.org/）下載擬南芥和甜菜NAC序列，通過MUSCLE進(jìn)行多序列比對，并經(jīng)過trimAL程序剪枝后由MEGA 11.0軟件使用鄰接方法構(gòu)建無根的系統(tǒng)發(fā)育樹.iTOL（https：//itol.embl.de/）被用于系統(tǒng)發(fā)育樹的美化.

植物材料和處理

溫度敏感型菠菜材料Sp75由本實(shí)驗(yàn)室保存并在此種植與處理.在受控溫室培養(yǎng)箱條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn).將來自Sp75的種子4 ℃浸泡后播種在裝有等體積的土壤和蛭石的多孔穴盤中，待長出2片真葉后移栽到陶土盆中，緩苗1周后將植物在36 ℃/36 ℃（白天/黑夜）下處理，分別收集處理前的葉片，及處理后2，6，12，24 h的葉片，立即在液氮中冷凍并在-80 ℃下儲(chǔ)存.將2對真葉的幼苗移栽到只含珍珠巖的穴盤中，用NaCl物質(zhì)的量濃度為300 mmol?L的鹽溶液處理，分別在處理0，2，6，12，24 h收集葉片.

基因表達(dá)模式分析

使用Trizol試劑從菠菜葉中提取總RNA，PrimeScript RT-PCR Kit（Takara）用于合成第一鏈cDNA作為后續(xù)分析的模板.反應(yīng)混合物由1 μL cDNA、正向和反向引物各0.5μL、0.04μL ROX、10 μL TB Green? Premix Ex Taq?（Tli RNaseH Plus）組成，并加入無菌水使總體積達(dá)到20 μL.在ABI 7500 Fast Real-Time System上進(jìn)行如下擴(kuò)增：95 ℃，2 min;95 ℃，10 s;60 ℃，34 s;72 ℃，31 s，共40個(gè)循環(huán).通過熔解曲線分析驗(yàn)證反應(yīng)的特異性.每個(gè)基因進(jìn)行3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，并以18SrRNA作為內(nèi)參，使用ΔΔCt方法計(jì)算每個(gè)實(shí)驗(yàn)中每個(gè)樣品的基因轉(zhuǎn)錄水平.用于qRT-PCR的基因是每個(gè)亞族的代表.

2? 結(jié)果與分析

菠菜基因的鑒定和分類

使用配置文件（PF02365）和訓(xùn)練集文件（PF02365_seed.txt）分別鑒定菠菜基因組中的NAC家族成員，2種方式分別鑒定到58個(gè)和71個(gè)候選成員;對所有結(jié)果匯總、去除冗余后進(jìn)一步在NCBI-CDD上進(jìn)行確認(rèn)，得到57個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子作為后續(xù)的研究對象，本研究中根據(jù)NAC成員的基因注釋將其編號(hào)為SoNAC01-SoNAC57（表1）.它們中只有1個(gè)（）不含內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)由2個(gè)或2個(gè)以上外顯子構(gòu)成，超過一半（56.14%）含有3個(gè)外顯子，含外顯子最多（8個(gè)），如圖1（a）所示.在編碼NAM保守序列的基因里，有11個(gè)外顯子是連續(xù)的，其他的都具跨內(nèi)含子編碼的特性，有2個(gè)SoNACs除具有NAM結(jié)構(gòu)域，還含其他家族的保守結(jié)構(gòu)域（含PLN02772超家族，SoNAC47含Herpes_BLLF1超家族）.染色體定位分析表明：36個(gè)分別被定位于菠菜的6條染色體上，分布在4號(hào)染色體上的數(shù)目最多（10個(gè)），分布在3，5和6號(hào)染色體上的數(shù)目最少（4個(gè)）;其他21個(gè)SoNACs分布在不同長度的scaffold上，如圖1（b）所示.

菠菜轉(zhuǎn)錄因子蛋白基本信息分析

通過在線分析軟件得到的菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子蛋白基本信息分析見表1.由表1可知，菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子編碼蛋白的大小和氨基酸數(shù)目均差異很大，編碼氨基酸長度為200～500 aa的NAC占多數(shù)，其中最小的SoNAC30由102個(gè)氨基酸組成，最大的SoNAC51由663個(gè)氨基酸組成，它們對應(yīng)的蛋白相對分子質(zhì)量為102～663 ku.等電點(diǎn)范圍從4.54（SoNAC32）至10.32（SoNAC30），平均值為6.65.亞細(xì)胞定位預(yù)測結(jié)果顯示，45個(gè)SoNAC定位于細(xì)胞核，占比79%;7個(gè)SoNAC定位于細(xì)胞質(zhì);SoNAC15和SoNAC35定位于氧化物酶體，預(yù)測定位于葉綠體的有SoNAC16，SoNAC32和SoNAC47.

菠菜蛋白保守結(jié)構(gòu)域與保守基序分析

為了揭示SoNAC蛋白結(jié)構(gòu)的多樣化，通過MEME搜索發(fā)現(xiàn)了20個(gè)Motifs（圖1）.這些Motifs的長度為19～50個(gè)氨基酸不等.每個(gè)SoNAC含2～8個(gè)Motifs，每個(gè)SoNAC最多只含7種類型的Motifs. SMART分析表明Motif1～5均為NAM結(jié)構(gòu)，是最保守的部分，其他大多數(shù)基序未得到其他功能結(jié)構(gòu)信息（表2）.具有Motif 1～5的SoNAC轉(zhuǎn)錄因子有36個(gè)，占比63.16%，在基因中，缺失Motif 3的有3個(gè)（SoNAC23，SoNAC28，SoNAC30），缺失Motif 4的有7個(gè)（14.28%），缺失Motif 5的有14個(gè)（24.56%），有3個(gè)（SoNAC02，SoNAC05，SoNAC30）只含有5個(gè)保守基序中的2個(gè)（Motif 3和Motif 5、Motif 1和Motif 2），說明Motif 1～3為菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子的核心保守基序.此外，有的SoNACs具有2個(gè)相同的基序，如SoNAC28，SoNAC54，SoNAC49，SoNAC43含2個(gè)Motif 14，SoNAC10含2個(gè)Motif 19，但Motif 14和Motif 19的結(jié)構(gòu)域功能尚未注釋.

基因結(jié)構(gòu)及家族的系統(tǒng)進(jìn)化分析

為了揭示菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，根據(jù)OOKA等對擬南芥NAC轉(zhuǎn)錄因子的分類，采用NJ（Neighbor-Joining）法構(gòu)建擬南芥、甜菜和菠菜NAC蛋白的進(jìn)化樹（圖3）.由圖3可知：Group I和 Group II均包含10個(gè)亞群，S1～S8為擬南芥中未注釋的NAC成員，3個(gè)亞組ANAC001，ANAC003和ANAC091中均沒有SoNAC轉(zhuǎn)錄因子成員，S2～S5，SENU5和TIP都只含一個(gè)SoNAC轉(zhuǎn)錄因子成員，其他51個(gè)SoNACs被分別歸入11個(gè)亞組.根據(jù)擬南芥NAC的基因注釋信息對其進(jìn)行功能預(yù)測，其中NAM與發(fā)育和形態(tài)發(fā)生有關(guān);ATAF，NAP參與ABA信號(hào)途徑，介導(dǎo)擬南芥對鹽和ABA的耐受，NAP與SENU5是擬南芥衰老相關(guān)的重要因子;NTL是一類跨膜轉(zhuǎn)錄因子，主要將外部信號(hào)（如鹽、冷和滲透脅迫）與植物生長發(fā)育聯(lián)系起來;TIP與擬南芥的病害防御有關(guān);SND和NST與細(xì)胞分化相關(guān)

紅色的實(shí)心圓代表菠菜的NAC;綠色的空心三角形代表擬南芥的NAC;藍(lán)色的空心五角星代表甜菜的NAC，拉丁字母代表不同的組，對應(yīng)的注釋標(biāo)簽代表亞族

脅迫相關(guān)的順式作用元件分析

NAC基因在眾多應(yīng)激反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用.如圖4（a）所示，通過分析起始密碼子（ATG）上游2.0 kb序列中與生物或非生物脅迫響應(yīng)有關(guān)的順式作用元件，鑒定了30個(gè)已知的應(yīng)激相關(guān)順式作用元件.這些基因的啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)的順式作用元件的數(shù)量為0～10個(gè)不等，中數(shù)量最多，共有8種不同類型的順式作用因子，而種類最少的只含1種（）.所有SoNACs基因包含與光反應(yīng)相關(guān)的順式作用元件，多數(shù)SoNACs參與激素信號(hào)響應(yīng)，較少基因參與低溫、干旱等脅迫，如圖4（b）所示.47個(gè)NAC基因含有1～12個(gè)ABRE（GACACGTGGC）拷貝，這是響應(yīng)參與干旱脅迫耐受性的ABRE依賴性ABA信號(hào)傳導(dǎo)途徑所必須的.20個(gè)基因含有1～2個(gè)富含TC重復(fù)拷貝，其參與防御和應(yīng)激反應(yīng).39個(gè)具有1～5個(gè)ARE拷貝，這是厭氧誘導(dǎo)所必需的.CGTCA基序參與茉莉酸甲酯（MeJA）介導(dǎo)的應(yīng)激反應(yīng)，存在于38個(gè)基因中.24個(gè)基因具有1～5個(gè)LTR元件，其與高溫、干旱和鹽脅迫有關(guān).在這些啟動(dòng)子區(qū)域中還發(fā)現(xiàn)了與非生物和生物脅迫響應(yīng)相關(guān)的其他幾個(gè)元件，例如TGA，W1元件（圖4（a））.這些結(jié)果表明 NAC基因在響應(yīng)生物和非生物脅迫時(shí)受到轉(zhuǎn)錄調(diào)控.

高溫和鹽脅迫下的表達(dá)模式分析

為了揭示菠菜NAC在高溫和鹽分脅迫下的表達(dá)模式，來自菠菜NAC家族的亞族代表被用來進(jìn)行qRT-PCR分析. 由圖5可知：菠菜在高溫和鹽脅迫下具有不同的表達(dá)模式.鹽處理下表達(dá)模式聚為2類：，，，響應(yīng)鹽處理而表達(dá)顯著上調(diào)，其中和在鹽處理12 h后表達(dá)豐度最高;另一類為響應(yīng)鹽脅迫呈下調(diào)表達(dá)的基因，但在鹽處理2 h后有顯著的上調(diào)表達(dá).在高溫處理?xiàng)l件下，候選分析的菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)模式聚為3類，其中受高溫誘導(dǎo)，在處理的4個(gè)時(shí)間點(diǎn)均顯著上調(diào)表達(dá)，和在高溫處理12 h后表達(dá)水平小幅上調(diào)，其他各基因受高溫誘導(dǎo)表達(dá)水平變化不顯著.由此可以推測：可能在菠菜響應(yīng)高溫和鹽脅迫時(shí)，尤其在響應(yīng)高溫脅迫過程中發(fā)揮積極的調(diào)控作用，，和可能在菠菜響應(yīng)鹽脅迫時(shí)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用.

3? 討 論

本研究利用生物信息學(xué)方法篩選鑒定出菠菜的57個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子，相比已鑒定的擬南芥、番茄和水稻等模式植物，其數(shù)目少且相差較大，與甜菜中的NAC數(shù)目相近.這種差異可能是其他物種從最早的祖先分化后，發(fā)生了更多的重復(fù)事件，例如，擬南芥基因組中發(fā)生了4次大型重復(fù)事件，而菠菜沒有經(jīng)歷過基因組復(fù)制事件，所以目前發(fā)現(xiàn)的NAC轉(zhuǎn)錄因子家族數(shù)目較少.

NAC轉(zhuǎn)錄因子家族的命名源自矮牽牛NAM，擬南芥ATF1，ATF2和CUC2.本研究參照擬南芥NAC轉(zhuǎn)錄因子的分組方式，將57個(gè)菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子分成2組17個(gè)亞族，這與YUAN等在花生中的結(jié)果（18個(gè)亞族）基本一致.菠菜NAC都包含一個(gè)保守的NAC轉(zhuǎn)錄因子特有的NAM結(jié)構(gòu)域 （PF02365.15），結(jié)構(gòu)域中包含3個(gè)保守的NAM基序，主要分布在N端.

NAC參與植物抵抗非生物脅迫、植物形態(tài)建成和葉片衰老等多個(gè)生命活動(dòng).菠菜NAC啟動(dòng)子分析鑒定到與脅迫相關(guān)的順式作用元件ABRE，CGTCA和LRT等，表明其可能受激素依賴或受激素信號(hào)途徑調(diào)控，暗示菠菜NAC存在復(fù)雜的調(diào)控或被調(diào)控現(xiàn)象.根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析擬南芥直系同源物的功能預(yù)測，SoNAC21與ANAC105單獨(dú)聚為一個(gè)亞族S2，SoNAC45與ANAC32單獨(dú)聚為一個(gè)亞族S4，意味著這2個(gè)SoNAC與對應(yīng)的擬南芥同源基因具有非常相似的功能;TIP亞族的SoNAC16與BvNAC51、SENU5上SoNAC11與BvNAC40互為同源基因并與其他擬南芥NAC聚為一起，暗示著菠菜與甜菜這兩個(gè)基因在進(jìn)化上具有共同特征.一些干旱和鹽脅迫響應(yīng)SoNACs顯示與先前報(bào)道的脅迫響應(yīng)NAC基因同源，亞族S7的SoNAC14與茄屬植物耐旱性的重要調(diào)節(jié)因子JUB1同源;SoNAC19與擬南芥調(diào)節(jié)衰老、種子萌發(fā)和鹽脅迫響應(yīng)的ANAC092同源;擬南芥中參與建立植物的脅迫耐受性調(diào)控的ANAC019，ANAC056和 ANAC072在菠菜中的同源SoNACs可能參與菠菜非生物脅迫耐受性的調(diào)控.本研究通過qRT-PCR對17個(gè)菠菜NAC進(jìn)行高溫或鹽脅迫下的表達(dá)模式分析，以確定一些NAC亞族.本研究結(jié)果表明：，，在高溫脅迫下上調(diào)表達(dá)，4個(gè)基因（，，和）在高溫處理12 h后表達(dá)水平顯著上調(diào)，其他處理時(shí)間下調(diào)表達(dá)，猜測不同的SoNAC可能在菠菜響應(yīng)高溫的不同階段發(fā)揮重要作用.不同于熱脅迫下的表達(dá)模式，鹽脅迫下超過一半的候選基因上調(diào)表達(dá)，其中的表達(dá)水平上調(diào)15倍.在兩種脅迫下和均有顯著的表達(dá)水平變化，意味著它們在參與高溫和鹽脅迫耐受性中可能發(fā)揮重要作用.

4? 結(jié) 論

本研究以公布的菠菜基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)信息，利用生物信息學(xué)方法篩選鑒定出57個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子，分析得到了57個(gè)菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子的保守結(jié)構(gòu)域、Motif、基因結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)子順式作用元件等信息，通過構(gòu)建進(jìn)化樹獲取了菠菜NAC轉(zhuǎn)錄因子的分類情況;通過高溫和鹽脅迫下部分SoNACs的qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)，部分SoNACs基因可能參與了高溫和鹽脅迫耐受性的調(diào)控.本研究結(jié)果為進(jìn)一步挖掘菠菜非生物脅迫響應(yīng)基因，揭示菠菜非生物脅迫抗性調(diào)控機(jī)制提供了數(shù)據(jù)支持.

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（責(zé)任編輯：顧浩然，馮珍珍）

收稿日期： 2021-11-28

基金項(xiàng)目： 上海市部分地方院校能力建設(shè)專項(xiàng)（19070502600）

作者簡介： 譚獻(xiàn)詹（1997—），男，碩士研究生，主要從事蔬菜遺傳育種及分子生物學(xué)方面的研究. E-mail： txzmmda@163.com

* 通信作者： 王全華（1963—），女，研究員，主要從事蔬菜遺傳育種及分子生物學(xué)等方面的研究. E-mail： wangquanhua@shnu.edu.cn

引用格式： 譚獻(xiàn)詹， 葛晨輝， 戴雨柔， 等. 菠菜SoNAC轉(zhuǎn)錄因子家族的全基因組鑒定與分析 [J]. 上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，51（1）：20?31.

?TAN X Z， GE C H， DAI Y R， et al. Genome-wide identification and analysis of spinach SoNAC transcription factor family [J]. Journal of Shanghai Normal University（Natural Sciences），2022，51（1）：20?31.