园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (7): 1828-1842.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0674
苏玉婷, 王慧林, 赵盼, 周心怡, 郑淑雅, 刘冉, 郭惠红*()
收稿日期:
2024-10-15
修回日期:
2025-04-21
出版日期:
2025-07-23
发布日期:
2025-07-23
通讯作者:
基金资助:
SU Yuting, WANG Huilin, ZHAO Pan, ZHOU Xinyi, ZHENG Shuya, LIU Ran, GUO Huihong*()
Received:
2024-10-15
Revised:
2025-04-21
Published:
2025-07-23
Online:
2025-07-23
摘要:
以84K杨(Populus alba × Populus glandulosa)为试材,克隆得到PagNAC47基因及其启动子。PagNAC47编码区全长1 107 bp,编码368个氨基酸,具有NAC转录因子家族典型的NAM结构域,与毛果杨(P. trichocarpa)PtrNAC47蛋白的同源性最高,为92.2%;PagNAC47启动子序列长度为1 794 bp,含TATA-box和CAAT-box启动子基本元件及生长素(IAA)响应元件等。RT-qPCR分析表明,PagNAC47在老根、次生茎和成熟叶中的表达水平显著高于在幼根、初生茎和幼叶中的表达水平,且在成熟叶中表达水平最高。通过PagNAC47特异启动子驱动GUS报告基因的检测,揭示PagNAC47主要在器官的维管组织和成熟叶中表达。将35S启动子连接PagNAC47转入84K杨发现,与野生型相比,过表达株系的株高、茎粗、次生木质部宽度与层数、导管和纤维细胞面积及形成层层数均显著增加,根中次生木质部也有类似的现象,净光合速率和叶绿素含量显著增加,光合性能增强。PagNAC47的表达受IAA抑制,且抑制作用随IAA浓度的增加逐步增强。
苏玉婷, 王慧林, 赵盼, 周心怡, 郑淑雅, 刘冉, 郭惠红. 杨树PagNAC47及其启动子克隆与功能分析[J]. 园艺学报, 2025, 52(7): 1828-1842.
SU Yuting, WANG Huilin, ZHAO Pan, ZHOU Xinyi, ZHENG Shuya, LIU Ran, GUO Huihong. Cloning and Functional Analysis of PagNAC47 Gene and Its Promoter from Poplar[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(7): 1828-1842.
用途 Application | 引物名称 Primer name | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
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基因克隆 Gene cloning | PagNAC47 F1/R1 | ACCTCTAGGCTTCTTTCCCAGC | AATCAGACCCCCACACGCATC |
PagNAC47 F2/R2 | ACGGGGGACTCTAGA GGATCCACCTCTAGGCTTCTTTCCCAGC | TATTCCCTGACTGGT GGGCCCAATCAGACCCCCACACGCATC | |
启动子克隆 Promoter amplification | proPagNAC47 F1/R1 | GAACTGTTGATGAAAGGGAGGG | TTTGTCTGTTCCAGTTGCCTT |
proPagNAC47 F2/R2 | GACCATGATTACGCC AAGC TTTACAGGCTTCATCCCAGC | ACCACCCGGGGATCC TCTAGAGCTAATCTAAGATTAGAA | |
转基因植株鉴定 Identification of transgenic plant | pBI-121F/R | CGTCTTCAAAGCAAGTGGATT | CCAACGCTGATCAATTCCAC |
实时荧光定量PCR Fluorescent quantitative real-time | RT-qPCR F/R | GTTTAGGTTCCACCCGACAGA | CTCCCCCAAGGAAGATTTAGC |
内参基因UBQ Reference gene UBQ | F/R | AGACCTACACCAAGCCCAAGAAGAT | CCAGCACCGCACTCAGCATTAG |
表1 本研究中所用引物及序列
Table 1 The primers and sequences used in this study
用途 Application | 引物名称 Primer name | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
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基因克隆 Gene cloning | PagNAC47 F1/R1 | ACCTCTAGGCTTCTTTCCCAGC | AATCAGACCCCCACACGCATC |
PagNAC47 F2/R2 | ACGGGGGACTCTAGA GGATCCACCTCTAGGCTTCTTTCCCAGC | TATTCCCTGACTGGT GGGCCCAATCAGACCCCCACACGCATC | |
启动子克隆 Promoter amplification | proPagNAC47 F1/R1 | GAACTGTTGATGAAAGGGAGGG | TTTGTCTGTTCCAGTTGCCTT |
proPagNAC47 F2/R2 | GACCATGATTACGCC AAGC TTTACAGGCTTCATCCCAGC | ACCACCCGGGGATCC TCTAGAGCTAATCTAAGATTAGAA | |
转基因植株鉴定 Identification of transgenic plant | pBI-121F/R | CGTCTTCAAAGCAAGTGGATT | CCAACGCTGATCAATTCCAC |
实时荧光定量PCR Fluorescent quantitative real-time | RT-qPCR F/R | GTTTAGGTTCCACCCGACAGA | CTCCCCCAAGGAAGATTTAGC |
内参基因UBQ Reference gene UBQ | F/R | AGACCTACACCAAGCCCAAGAAGAT | CCAGCACCGCACTCAGCATTAG |
图2 PagNAC47蛋白序列多重比对 黑底代表几个物种的氨基酸相同。A、B、C、D和E代表保守基序。Pag:84K杨;Pal:银白杨;Ptr:毛果杨;At:拟南芥
Fig. 2 Multiple alignments of PagNAC47 protein sequences The black bottom represents that several species share the same amino acid. A、B、C、D and E represent conserved motif. Pag:Populus alba × Populus glandulosa;Pal:Populus alba;Ptr:Populus trichocarpa;At:Arabidopsis thaliana
图5 PagNAC47基因的启动子序列及顺式作用元件 AuxRR-core:生长素响应元件;LTR:低温响应元件;ARE:厌氧诱导型元件;G-box:光反应的顺式作用元件;TGACG-motif:茉莉酸甲酯响应元件
Fig. 5 PagNAC47 gene promoter sequence and cis-acting elements AuxRR-core:Auxin response element;LTR:Cryogenic responsive elements;ARE:Anaerobic-inducing elements;G-box:cis-Acting element of light reaction;TGACG-motif:Methyl jasmonate response element
图6 84K杨PagNAC47基因的表达模式分析 不同的小写字母表示显著性差异(P < 0.05)
Fig. 6 Expression pattern analysis of PagNAC47 in 84K poplar Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05)
图9 PagNAC47转基因杨树的PCR(A)、GUS(B)检测和RT-qPCR分析(C) 1:阴性对照;2:假阳性植株;3 ~ 5:转基因阳性植株。不同的小写字母表示显著性差异(P < 0.05)
Fig. 9 PCR(A),GUS detection(B)and RT-qPCR analysis(C)of PagNAC47 transgenic poplar 1:Negative control;2:False positive plants;3-5:Transgenic positive plants.Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05)
图10 过表达PagNAC47 84K杨与野生型84K杨数据统计 不同的小写字母表示显著性差异(P < 0.05)
Fig. 10 Statistics of overexpressed PagNAC47 84K poplar and wild-type 84K poplar Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05)
图11 过表达PagNAC47 84K杨(OE)与野生型84K杨的横切面细胞图 Xy:次生木质部;Ca:形成层;Ph:韧皮部;Ve:导管;Xf:木纤维
Fig. 11 Cross-sectional cell diagramof overexpressed PagNAC47 84K poplar(OE)and wild-type 84K poplar Xy:Xylem;Ca:Cambium;Ph:Phloem;Ve:Vessel;Xf:Xylary fiber
图12 过表达PagNAC47 84K杨(OE)与野生型84K杨(WT)的数据统计 不同的小写字母表示显著性差异(P < 0.05)
Fig. 12 Statistics of overexpressed PagNAC47 84K poplar(OE)and wild-type 84K poplar(WT) Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05)
图13 过表达PagNAC47 84K杨与野生型84K杨的光合指标分析 不同的小写字母表示显著性差异(P < 0.05)
Fig. 13 Analysis of photosynthetic indexes of overexpressed PagNAC47 84K poplar and wild-type 84K poplar Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05)
图14 外源IAA处理对84K杨PagNAC47表达量的影响 不同的小写字母表示显著性差异(P < 0.05)
Fig. 14 The effect of exogenous IAA treatment on the expression level of PagNAC47 in 84K poplar Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05)
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