大豆根系中铝(Al)响应NAC转录因子的功能分析

题目：Functional Characterization of Aluminum (Al)-Responsive Membrane-Bound NAC Transcription Factors in Soybean Roots

通讯作者：梁翠月 教授  liangcy@scau.edu.cn第一单位：华南农业大学出版时间：2021年期刊简介：

背 景：

Al耐受性的机制受到一系列转录因子的调控，如属于STOP1、WRKY、MADS和NAC超家族的转录因子。其中，NAC家族已在植物中被特异性鉴定；拟南芥中大约有110个NAC基因，水稻中有150个，大豆基因组中有180个。据报道，NAC转录因子与植物的铝响应有关。例如，25个水稻OsNAC基因的表达受到Al处理的显著调控，其中一些基因对其他环境胁迫也有响应。结果表明，对NAC转录因子的鉴定将是开发广谱抗逆性作物的有效工具。在NAC超家族中，有一个亚家族被称为“膜结合NAC转录因子”(NTLs)。在拟南芥基因组中，有13个NTL基因分散在NAC超家族的I、IV和VII亚群中。NTL蛋白与其他NAC成员一样，在N端区域包含一个保守的NAC结构域，并且在其C端区域也有一个明显的C端跨膜(TM)基序。这些发现表明，不同的NTL成员具有非常不同的功能。然而，关于NTL是否也参与了植物对铝毒性的反应，我们知之甚少。

重要发现：

1、本研究的qRT-PCR检测发现，大豆基因组中15个GmNTL基因中有13个被Al毒性上调；

2、然而，在从6个重复基因对中选择的Al上调的GmNTL1中，只有过表达GmNTL1、GmNTL4和GmNTL10才能赋予拟南芥Al抗性；

3、进一步对GmNTL4的功能鉴定表明，该基因在铝胁迫下的表达取决于根组织、铝的浓度和铝处理周期；过表达GmNTL4使转基因拟南芥具有Al耐受性；

4、此外，RNA-seq检测在拟南芥Al胁迫中鉴定出517个GmNTL4调控的DEGs，包括MATEs、ALMTs、PMEs和XTHs。

5、这些结果表明，GmNTLs在Al反应中的功能是不同的，GmNTL4可能通过调控有机酸外排和细胞壁修饰基因的表达部分赋予Al抗性。

内容简介：

1、Expression Profiles of GmNTLs Regulated by Al Toxicity2、Subcellular Localization of GmNTLs3、Functional Analysis of GmNTLs in Response to Al Toxicity4、Functional Characterization of GmNTL4 in Response to Al Toxicity5、Gene Expression Profiles Affected by GmNTL4 Overexpression in Arabidopsis in Response to Al-Toxicity

Data Availability Statement: The original contributions presented in the study are publicly available. This RAN-seq raw data can be found on the NCBI repository, accession number: GSE180839.

总结：

综上所述，本研究评估了大豆根尖15个GmNTL基因对铝毒性的表达模式，并通过拟南芥中6个GmNTL基因来确定GmNTL在铝抗性中功能的差异。研究结果表明，与其他非生物胁迫一样，Al能够诱导大多数GmNTL的表达，而GmNTL在Al抗性中的调节功能是不同的。此外，GmNTL4可能通过调控有机酸外排和细胞壁修饰相关基因的表达，部分赋予Al抗性。

原文链接：

[ https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34884659/ ]

转自：植物科学SCI

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