Next generation sequencing reveals the potential functions of the genes involved in controlling several important commercial traits in peach (Prunus persica (L). Batsch) fruits

Next-generation sequencing techniques provide a new insight into the genetic bases of the most important commercial traits in fruit trees. The genomic deep sequencing results of peach cultivar ‘Xiaobaitao’ and its bud variation type ‘Jinliuzaohong’ are reported here. The numbers of detected Single nucleotide polymorphisms (SNPs) in wild type and in mutant were 591,485 and 593,484, with that of InDel as 113,934 and 115,065, respectively. Interestingly, the numbers of SNPs and InDels that differentiate ‘Jinliuzaohong’ from ‘Xiaobaitao’ were 50,217 and 19,368, respectively. The number of genes with non-synonymous mutation was 887, which involved in 109 pathways. The authors found dozens of genes involved in the important commercial traits of peach fruit which are of variations in Coding sequence (CDS) regions, including 3 NAC family genes, i.e. NAC66, NAC68, and NAC78. The relevant commercial traits of peach fruit include colour coverage, maturity date, fruit size, and sugar content. A phylogenetic tree of homological NAC proteins indicated relationship among the species. Genome sequence data suggested that a series of genes and several genetic pathways were likely involved in the formation of the important traits in peach fruits. The findings provide new evidence for the functions of the candidate genes controlling peach fruit traits which were proposed previously by researchers using QTL analysis.     

枇杷EjNAC82的克隆及其对类胡萝卜素合成基因EjPSY、EjBCH的转录激活分析

为了探讨NAC转录因子对枇杷果实类胡萝卜素代谢的调控机制,以大红袍(红肉枇杷)和白沙(白肉枇杷)为试验材料,利用RNA-Seq技术对大红袍和白沙进行转录组测序,通过分析两个品种间的转录组差异,初步筛选并克隆出了1个枇杷NAC转录因子,命名为EjNAC82。生物信息学技术分析结果发现,EjNAC82具有NAC转录因子特有的结构域、理化性质和蛋白质结构特点,是典型的NAC转录因子家族基因。亚细胞定位试验发现该转录因子定位于细胞核。实时荧光定量PCR结果表明,EjNAC82在枇杷老叶中的表达量高于根、芽、嫩叶、老叶、嫩枝、老枝、幼果和熟果。EjNAC82在果皮和果肉成熟过程中的表达模式相同,均呈先上升后下降再上升的趋势。随着果实的成熟,EjNAC82在大红袍果肉中的表达显著高于白沙(P<0.05)。EjNAC82在大红袍果皮S1、S2、S4时期的表达显著高于白沙。LUC/REN双荧光素酶试验结果表明,EjNAC82对EjPSY1、EjPSY2和EjBCH启动子具有激活作用。这些结果表明EjNAC82可能通过调控EjPSY1、EjPSY2和EjBCH基因的表达从而正向调控枇杷果实中类胡萝卜素的合成。本研究结果为揭示NAC转录因子对枇杷果实类胡萝卜素积累的转录调控功能提供了理论依据。     

巴西橡胶树HbNAC33基因的克隆和表达分析

植物特有的NAC转录因子在植物的生长发育、胁迫应答和激素调节等方面具有重要功能。本研究从橡胶树胶乳cDNA中克隆了HbNAC33基因,生物信息学分析显示该基因的完整开放阅读框（ORF）为1 092 bp,编码363个氨基酸。HbNAC33蛋白的N-端第3～156位氨基酸之间含有一个典型的NAC结构域,酵母试验表明,HbNAC33具有转录激活活性,转录激活区在C-端,具备了NAC转录因子的基本特征。序列比对和系统进化分析表明HbNAC33蛋白属于NAC转录因子家族中的ANAC011亚族。实时荧光定量PCR分析表明,HbNAC33在叶中的表达量显著高于其他部位;割胶,乙烯利（ET）和茉莉酸（JA）处理均能诱导HbNAC33的表达上调。以上结果表明,HbNAC33可能参与植物的生长发育和胁迫应答过程。     

葡萄NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及器官建成、逆境胁迫应答等反应。目前,基因组信息的挖掘和分析已经成为葡萄功能基因组学研究的重要组成部分。本文利用生物信息学方法对葡萄143条NAC蛋白序列的系统发生和NAC基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的NAC基因家族之间的联系。结果显示这143条蛋白序列与拟南芥94个NAC基因蛋白序列一起分成了16个亚族,说明拟南芥与葡萄NAC基因间具有较高的保守性。基因组定位结果发现143条NAC基因分布在17条染色体上。研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而它们的二级结构都主要以随机卷曲为组成部分,且143条氨基酸序列三维结构十分相似。本文试验结果将为葡萄NAC基因家族的进一步功能分析提供重要研究基础。     

甘蓝NAC转录因子BoNAC2的克隆及表达分析

为探索甘蓝(Brassica oleracea L.)在各种非生物逆境条件下NAC转录因子的表达,以"中甘11号"为材料,克隆获得甘蓝NAC转录因子BoNAC2基因的cDNA全长序列。序列分析表明,该cDNA片段全长为1 002bp,编码333个氨基酸,具有典型的NAC类蛋白的结构特征。进化树分析表明,该蛋白属于SENU5亚族,并与甘蓝型油菜(Brassica napus L.)BnNAC亲缘关系最近。亚细胞定位显示,BoNAC2蛋白分布于细胞核中。qRT-PCR分析表明,BoNAC2基因受PEG和NaCl诱导表达。     

番茄NAC家族基因的鉴定及其功能预测

利用生物信息学方法对番茄NAC转录因子家族成员、序列、保守区、分子量、等电点等基本信息进行分析,结果显示,番茄NAC家族包含101个蛋白质,分为12亚族(I~XII)。功能预测显示,20个NAC基因可能与植物抗逆相关,8个NAC基因可能与植物所参与的渗透胁迫和衰老有关,24个NAC基因可能与发育相关。该研究为番茄NAC转录因子家族基因功能分析提供信息基础,从而对番茄品种的改良提供候选基因。     

南荻MlNAC13基因功能的初步探究

对南荻MINAC13基因进行了克隆、亚细胞定位和转录激活试验,并用实时荧光定量PCR方法,检测了在盐胁迫、干旱胁迫、低温和脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸处理下的MlNAC13基因在南荻根部的表达模式。结果：1)获得了南荻MINAC13的全基因序列;2)用N端融合YFP进行亚细胞定位试验的结果证明,MlNAC13位于细胞核,MlNAC13可能在细胞核内行使功能;3) MlNAC13的C端及全长具有转录激活活性,N端没有转录激活活性,说明它是转录因子,且转录激活域位于C端;4)除水杨酸外,脱落酸、茉莉酸甲酯均能诱导MlNAC13基因的表达,说明MlNAC13基因可能参与南荻的多种逆境胁迫响应。     

NAC对河南华溪蟹卵巢镉氧化损伤的缓解作用

采用慢性镉暴露同时加入不同浓度N-乙酰半胱氨酸(NAC)的方法,以河南华溪蟹卵巢组织镉含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性,脂质过氧化水平(MDA含量)和卵巢组织细胞结构的变化为指标,探究了NAC对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)卵巢镉氧化损伤的缓解作用。实验设置对照组、镉(0.725 mg·L~(-1))单一作用组、镉(0.725 mg·L~(-1))和NAC(0.1、0.2、0.4 g·L~(-1))联合作用组,结果显示:镉单一作用下,卵巢组织镉含量和MDA含量显著高于对照组;SOD、CAT和GPx活性在不同时间点显著升高;组织显微结构出现不同程度损伤。NAC和镉联合作用下,卵巢组织镉含量在14 d和28 d显著降低;SOD活性于14 d显著降低;CAT、GPx活性和MDA含量均在28 d降低,并逐渐恢复到正常水平;随着时间的延长和NAC浓度的增加,卵巢组织细胞损伤程度出现改善,核膜逐渐完整,仅有少量染色质凝集,细胞内及细胞核内空泡化现象基本消失,卵巢组织结构趋于正常化。实验结果表明,NAC对镉诱导的河南华溪蟹的生殖毒性具有缓解作用,同时进一步证实了氧化损伤是镉生殖毒性的重要机制之一。     

NAC抑制镉离子诱导的小鼠精子DLD酪氨酸磷酸化作用

重金属镉是环境中广泛存在的污染物,对机体生殖系统有很强的毒性作用。镉能诱导精子细胞蛋白二氢硫辛酰胺脱氢酶(DLD)发生酪氨酸磷酸化修饰,但机制尚不清楚。本研究利用蛋白免疫印迹技术探讨镉离子对小鼠生殖系统的毒性作用、镉诱导生殖细胞蛋白发生酪氨酸磷酸化修饰的机理及抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)对精子的保护作用。结果表明,镉离子能减弱生殖细胞的能量代谢水平,从而抑制睾丸的生长发育并导致产仔数下降;镉离子能特异性诱导精子DLD蛋白发生酪氨酸磷酸化修饰,且与钙离子具有协同作用。此外,NAC可在体外有效抑制DLD蛋白发生酪氨酸磷酸化从而抑制镉的生殖毒性,并恢复精子能量水平和活力参数。本研究从NAC抑制镉离子诱导特异性蛋白磷酸化修饰的角度,揭示NAC保护作用机制,旨在为镉离子生殖毒理学研究及疾病防治提供理论基础。     

梭梭HaNAC2的表达分析和抗逆功能鉴定

NAC是植物特有的转录因子家族之一,具有高度保守的NAC结构域,在植物生长发育和胁迫应答等过程中发挥着重要的调节功能。利用qRT-PCR技术对梭梭 HaNAC2在不同胁迫处理下的表达模式进行分析,并通过叶盘法转化烟草,在干旱、高温及高盐胁迫处理下对转 HaNAC2基因烟草进行抗逆性分析。结果表明 HaNAC2可响应模拟地表高温、模拟干旱、高盐胁迫,以及植物生长素(IAA)、脱落酸(ABA)处理,过表达 HaNAC2的转基因烟草在干旱、高温及高盐胁迫处理下具有更强的抗旱性、耐热性和耐盐性。