园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (9): 1983-1996.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0085
• 遗传育种·种质资源·分子生物学 • 下一篇
刘建豪1,2,*, 荆彦付2,*, 刘月芯1,2, 徐摇光2, 于洋2, 葛秀秀1,**(), 谢华1,2,**(
)
收稿日期:
2024-05-17
修回日期:
2024-07-16
出版日期:
2024-09-25
发布日期:
2024-09-19
通讯作者:
作者简介:
*共同第一作者
基金资助:
LIU Jianhao1,2, JING Yanfu2, LIU Yuexin1,2, XU Yaoguang2, YU Yang2, GE Xiuxiu1,**(), XIE Hua1,2,**(
)
Received:
2024-05-17
Revised:
2024-07-16
Published:
2024-09-25
Online:
2024-09-19
摘要:
植物特异性转录因子 NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)在调控果实品质中发挥着重要作用。为探索NAC基因在桃(Prunus persica)果实可溶性糖调控中的作用,在桃基因组中鉴定得到117个NAC基因家族成员(PpNAC),其在桃8条染色体上呈不均匀分布。系统发育关系分析显示,这些PpNAC可归为13个亚类群。克隆了一个在果实发育后期高表达的PpNAC050基因(Prupe.7G014100),其编码蛋白定位于细胞核中,具有转录激活活性。瞬时过表达PpNAC050显著提高了桃果肉中果糖和葡萄糖含量;EMSA和双荧光素酶实验表明,PpNAC050作为转录抑制子,可直接与调控果糖含量的基因——液泡膜单糖外转运蛋白基因PpERDL6-1(PpERDL16)的启动子结合,暗示PpNAC050可通过抑制PpERDL6-1表达来提高果肉中果糖积累。
刘建豪, 荆彦付, 刘月芯, 徐摇光, 于洋, 葛秀秀, 谢华. 桃NAC基因家族的鉴定及PpNAC050促进果实果糖积累研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 1983-1996.
LIU Jianhao, JING Yanfu, LIU Yuexin, XU Yaoguang, YU Yang, GE Xiuxiu, XIE Hua. Identification of Peach NAC Gene Family and Role of PpNAC050 in Promoting Fruit Fructose Accumulation[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(9): 1983-1996.
基因 Gene | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | PCR产物大小/bp PCR product size |
---|---|---|
PpNAC-BD-F | ATCTCAGAGGAGGACCTGCATATGATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 638 |
PpNAC-BD-R | CGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpNAC-F | ATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 641 |
PpNAC-R | TCAAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpNAC-1300-F | TAAATACTAGTGGATCCGGTACCATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 638 |
PpNAC-1300-R | TCGCCCTTGCTCACCATGGTACCAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpNAC-62SK-F | GGCCGCTCTAGAACTAGTGGATCCATGAGTATGG CCAATGCCAT GT | 1 638 |
PpNAC-62SK-R | ACCGGGCCCCCCCTCGAGGTCGACAGAACTTT GTGGGAAAAG AGTC | |
q-NAC-F | TGAGTATGGCCAATGCCATGT | 181 |
q-NAC-R | TTGGGCAGCAAATCAAGCAC | |
PpNAC-AD-F | CCATGGAGGCCAGTGAATTCATGAGTATGGCCAATGCCATGTAT | 1 638 |
PpNAC-AD-R | TGCCCACCCGGGTGGAATTC AGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCG | |
PpERDL6-1-NAC-F | GACATGTGTATAAATACCTCAGAACACGAGCATATATTGCATTGCATCCC | 50 |
PpERDL6-1-NAC-R | GGGATGCAATGCAATATATGCTCGTGTTCTGAGGTATTTATACACATGTC | |
4T-PpNAC-F | CCGCGTGGATCCCCGGAATTCATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 638 |
4T-PpNAC-R | GTCACGATGCGGCCGCTCGAGAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpERDL6-1-800-lucF | GGTCGACGGTATCGATAAGCTT GTCACGTCTG ATGTCCCAGT | 1 971 |
PpERDL6-1-800-lucR | GCAGGAATTCGATATCAAGCTT GTTTTTTTCTC ACTACTCTAA | |
PpERDL6-1-q-F | TCACTATGGTCGGAGCAACG | 183 |
PpERDL6-1-q-R | ATGTAAGTCAGCACGCCAGA |
表1 引物序列信息
Table 1 Primer sequences
基因 Gene | 引物序列(5′-3′) Primer sequence | PCR产物大小/bp PCR product size |
---|---|---|
PpNAC-BD-F | ATCTCAGAGGAGGACCTGCATATGATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 638 |
PpNAC-BD-R | CGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpNAC-F | ATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 641 |
PpNAC-R | TCAAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpNAC-1300-F | TAAATACTAGTGGATCCGGTACCATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 638 |
PpNAC-1300-R | TCGCCCTTGCTCACCATGGTACCAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpNAC-62SK-F | GGCCGCTCTAGAACTAGTGGATCCATGAGTATGG CCAATGCCAT GT | 1 638 |
PpNAC-62SK-R | ACCGGGCCCCCCCTCGAGGTCGACAGAACTTT GTGGGAAAAG AGTC | |
q-NAC-F | TGAGTATGGCCAATGCCATGT | 181 |
q-NAC-R | TTGGGCAGCAAATCAAGCAC | |
PpNAC-AD-F | CCATGGAGGCCAGTGAATTCATGAGTATGGCCAATGCCATGTAT | 1 638 |
PpNAC-AD-R | TGCCCACCCGGGTGGAATTC AGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCG | |
PpERDL6-1-NAC-F | GACATGTGTATAAATACCTCAGAACACGAGCATATATTGCATTGCATCCC | 50 |
PpERDL6-1-NAC-R | GGGATGCAATGCAATATATGCTCGTGTTCTGAGGTATTTATACACATGTC | |
4T-PpNAC-F | CCGCGTGGATCCCCGGAATTCATGAGTATGGCCAATGCCATG | 1 638 |
4T-PpNAC-R | GTCACGATGCGGCCGCTCGAGAGAACTTTGTGGGAAAAGAGTCGC | |
PpERDL6-1-800-lucF | GGTCGACGGTATCGATAAGCTT GTCACGTCTG ATGTCCCAGT | 1 971 |
PpERDL6-1-800-lucR | GCAGGAATTCGATATCAAGCTT GTTTTTTTCTC ACTACTCTAA | |
PpERDL6-1-q-F | TCACTATGGTCGGAGCAACG | 183 |
PpERDL6-1-q-R | ATGTAAGTCAGCACGCCAGA |
图2 桃(Prupe)和拟南芥(AT)NAC家族成员系统进化分析
Fig. 2 Phylogenetic analysis of NAC family members in peach(Prupe)and Arabidopsis(AT) a:ANAC001/ONAC003;b:TIP;c:OSNAC8;d:NAC2;e:ANAC011;f:NAM/NAC1;g:OSNAC7;h:ONAC022/TERN;j:ANAC063/SENU5;k:ANAC104;l:ATAF/AtNAC3;m:NAP;n:ANAC063.
图3 PpNAC050 的基因相对表达量(A)、基因片段扩增(B)和转录激活检测(C) S1:第一次快速生长期;S2:硬核期;S3:第二次快速生长期。A图中不同小写字母表示不同果实发育期间在0.05水平差异显著。
Fig. 3 Expression(A),fragment amplification(B)and transcriptional activation detection(C)of PpNAC050 S1:First rapid growth phase;S2:Lag phase;S3:Second rapid growth phase. Different lowercase letters indicate in Fig. A significant differences at the 0.05 level in different fruit development periods.
图4 PpNAC050亚细胞定位 A:重组载体 pCAMBIA1300-PpNAC050-GFP 示意图; B:共聚焦显微镜观察烟草叶片细胞GFPs和PpNAC050-GFP融合蛋白的瞬时表达。
Fig. 4 The subcellular localization of PpNAC050 A:Schematic diagram the recombinant plasmid pCAMBIA1300-PpNAC050-GFP; B:The GFP fluorescence from PpNAC050-GFP fusion protein was localized to the nucleus of the cells.
图5 瞬时过表达桃果实中的PpNAC050表达水平和果糖、葡萄糖、蔗糖含量 CK-1、CK-2和CK-3:空载 pGreen0029-62SK;TOE-1、TOE-2和TOE-3:过表达。ns:不显著。
Fig. 5 The expression level and fructose,glucose and sucrosecontent in peach fruits transiently overexpressing PpNAC050 CK-1,CK-2和CK-3:Empty pGreen0029-62SK;TOE-1,TOE-2 and TOE-3:Overexpression. ns:Non-significant. * P < 0.05,** P < 0.01(Student’s t-test).
图6 PpNAC050抑制糖转运蛋白PpERDL6-1的表达 A:PpERDL6-1在瞬时过表达PpNAC050果实中的表达水平;B和C:分别是酵母单杂交和EMSA验证PpNAC050与PpERDL6-1启动子结合;D:PpNAC050对PpERDL6-1启动子活性影响的双荧光素酶分析。误差线代表3次生物学重复标准差。
Fig. 6 PpNAC050 suppresses the expression of sugar transporter PpERDL6-1 A:The expression levels of sugar transporter PpERDL6-1 in transiently overexpressing PpNAC050 fruits;B and C:Yeast one-hybrid and EMSA assay showing PpNAC050 binds to the PpERDL6-1 promoter fragment,respectively. D:The effects of PpNAC050 on the PpERDL6-1 sugar transporter promoter with dual-luciferase reporter assay in tobacco. Error bars represent the standard deviation of three biological replicates. ** P < 0.01,Student’s t-test.
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