香蕉 miR164-NAC 调控模块的鉴定与分析

【目的】了解香蕉 MIR164 和 NAC 基因家族以及 miR164-NAC 调控模块在香蕉后熟和低温胁迫应答过程中扮演的角色，为其在香蕉品种改良和分子育种方面的研究提供理论基础。【方法】以‘巴西蕉’为试材，通过高通量测序结合生物信息学分析，利用 miRBase、NCBI 数据库以及 Clustal、TBtools、MCScanX、iTOL 等软件对香蕉 miR164 和 NAC 家族成员的染色体定位、结构、理化性质及系统发育关系等进行分析。通过降解组测序验证并结合转录组数据，明确了香蕉中多个 miR164-NAC 调控模块。分别设置后熟和低温实验，利用小分子RNA 杂交和 qRT-PCR 分析 miR164-NAC 调控模块在香蕉后熟和冷害两种过程中的表达模式。【结果】在香蕉中共鉴定出 6 个 miR164 家族成员，其中 4 个位于编码基因内部、2 个位于基因间区。系统进化分析发现，测序丰度较高的多条香蕉 MIR164s 基因前体均与番木瓜聚为一类，暗示香蕉 MIR164 基因家族的起源与双子叶植物更为接近。香蕉基因组共编码 222 个 NACs 成员，不均匀分布在所有 11 条染色体上。在香蕉 NACs 中共鉴定出134 对同源基因，包括 4 对串联重复基因和 130 对区段复制重复基因，表明香蕉 NACs 基因进化的主要动力来源于区段复制事件。针对香蕉、拟南芥和水稻 NACs 蛋白比较系统发育的分析，将该家族划分为 23 个亚群，结合转录组数据证实香蕉 NACs 基因存在广泛的冗余性和表达特异性。理化分析结果表明，几乎所有香蕉 NACs 蛋白均为亲水性，且仅有不到 15% 属于稳定蛋白。验证了香蕉中 miR164-NAC176/165 调控模块，香蕉 miR164 的积累受乙烯诱导且随果实后熟逐渐增强，而该调控模块中受 miR164 负调控的 MaNAC176/165 基因在果实后熟过程中的表达量逐渐降低。冷害条件下，香蕉 miR164 同样被明显诱导，导致其靶向的 MaNAC176 和 MaNAC165 也出现不同程度的下调表达。【结论】MaNAC176 和 MaNAC165 很可能是香蕉后熟的转录抑制子，而 miR164 通过负调控 MaNAC176/165 促进香蕉后熟。同时，这一模块也很可能是香蕉发生冷害的一个关键调控通路。确定了香蕉后熟和冷害响应的关键 miR164-NAC 候选模块，可为后续的克隆及功能分析奠定基础。