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香蕉 miR164-NAC 调控模块的鉴定与分析
引用本文:朱 虹,曾 俊,孔祥锦,彭 宽,朱孝扬,温玲蓉,屈红霞,蒋跃明.香蕉 miR164-NAC 调控模块的鉴定与分析[J].广东农业科学,2023,50(9):1-15.
作者姓名:朱 虹  曾 俊  孔祥锦  彭 宽  朱孝扬  温玲蓉  屈红霞  蒋跃明
作者单位:1. 中国科学院华南植物园 / 华南国家植物园,广东 广州 510650;2. 中国科学院大学生命科学学院,北京 100049;3. 华南农业大学园艺学院,广东 广州 510642
基金项目:国家自然科学基金面上项目(31772371);广东省自然科学基金面上项目(2021A1515011258);中国科学院华南植物园青年人才团队项目(QNXM-04)
摘    要:【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。

关 键 词:香蕉  后熟  低温胁迫响应  miR164-NAC  调控模块  鉴定分析

Identification and Characterization of miR164-NAC Regulatory Modules in Banana
ZHU Hong,ZENG Jun,KONG Xiangjin,PENG Kuan,ZHU Xiaoyang,WEN Lingrong,QU Hongxi,JIANG Yueming.Identification and Characterization of miR164-NAC Regulatory Modules in Banana[J].Guangdong Agricultural Sciences,2023,50(9):1-15.
Authors:ZHU Hong  ZENG Jun  KONG Xiangjin  PENG Kuan  ZHU Xiaoyang  WEN Lingrong  QU Hongxi  JIANG Yueming
Abstract:
Keywords:banana  ripening  cold stress response  miR164-NAC module  identification
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