植物NAC轉錄因子家族綜述

龔濱杰

【摘要】植物體內通過調控機適應環境和制抵御逆境脅迫，其中，轉錄因子與RNA聚合酶Ⅱ結合形成轉錄起始復合物，參與植物轉錄起始，進而調控植物生長發育。NAC是植物特有的轉錄因子，該家族N端有一個大約150氨基酸的保守NAC結構域，C端有一個高度編譯的轉錄激活區。目前，不少植物的NAC轉錄因子已經被發現并鑒定，本文綜合分析NAC轉錄因子的基本結構特征、生物學信息，為深入解析NAC基因調控的分子機制提供科學依據。

【關鍵詞】NAC轉錄因子;植物生長;生物信息

1、NAC轉錄因子介紹

NAC轉錄因子N端擁有一個介導DNA結合的折疊結構域，C端具有高度多樣性，其命名來自于矮牽牛（Petunia hybrida）和擬南芥（Petunia hybrida）CUC1、CUC2，其突變型胚胎不完整（Aida et al.， 1997）。目前，互花米草（王濤 et al. 2020）、石榴（李圣龍et al. 2019）、柳樹（田雪瑤et al. 2019）等的NAC基因家族已經得到分析鑒定。研究表明，NAC轉錄因子不僅普遍參與了植物生長發育過程的調控，包括種子萌發、細胞分裂、細胞次生壁合成、器官邊界的建成、分生組織的形成、側根發育、植物開花和衰老，參與了脅迫應答、激素調控以及誘導寄主對病原菌侵染產生抗性等過程，對于植物生長具有重要作用。NAC結構域不具有經典的螺旋-轉角-螺旋模體，而是由一個扭曲的β-折疊組成，周圍還有一些螺旋狀的元素（Ernst et al.， 2004）。

2、NAC轉錄因子的生物學功能

NAC轉錄因子對非生物脅迫（鹽、干旱、寒冷等）的調節是通過參與植物脅迫信號轉導途徑或調節下游基因的表達實現的。研究表明，NAC蛋白參與植物逆境調控，對植物抗鹽堿、抗旱、抗凍等方面具有顯著作用。NAC轉錄因子對生物脅迫（病原菌感染等）可通過激活傳染位點的PR基因（Xie et al.， 1999）或聯合形成調節復合物（Ren et al.， 2000）對病原菌進行抵抗。

NAC轉錄因子參與植物各個生長發育過程。在頂端分生組織和花器官發育研究中，發現nam矮牽牛突變體不能形成頂端分生組織，并且大部分植物在幼苗期死亡，小部分花器官發育不正常（Souer et al.， 1996），說明nam基因參與分生組織和植物器官的形成，進而調控植物生長發育。

3、生物信息學分析

利用植物轉錄因子數據庫和 Phytozome12 基因組數據庫下載模式植物擬南芥NAC基因序列，刪除重復序列。利用NCBI的CCD數據庫對NAC保守結構與進行鑒定，確定NAC轉錄因子家族的結構域特征。利 用 在 線 軟 件 ProtParam

對NAC 蛋白序列的分子量、等電點、不穩定系數、脂肪指數和疏水性等基本的理化性質進行預測分析。利用在線軟件 Plant-mPLoc Server對NAC蛋白進行亞細胞定位預測分析。在線軟件MEME5.0.5和 TBtools 軟件可對NAC家族蛋白的保守基序進行分析，基序的大數目設置為20，基序長度設置為 6～200 個氨基酸。利用在線軟件對常見模式植物擬南芥、水稻、煙草的全部NAC蛋白質序列進行比較，構建進化樹。

4、結語

目前，對NAC轉錄因子家族在各個植物中的發現鑒別逐漸增多，但仍缺少對NAC家族中各個具體基因的功能鑒定。相信隨著生物技術不斷發展進步和研究不斷深入，NAC轉錄因子的生物學功能會進一步明確。NAC轉錄因子涉及植物生長發育的各個方面，在抵御生物和非生物脅迫起重要作用，具有較好的研究價值。

參考文獻：

[1]Aida M， et al. Genes involved in of cup-shapedcotyledon mutant[J]. Plant Cell，（09）： 841–857.

[2]王濤濤.互花米草NAC轉錄因子家族的鑒定與表達分析[J].遺傳，2020，（02）：194-211.

[3]田雪瑤，周潔，王保松，何開躍，何旭東.柳樹NAC基因的克隆與表達模式分析[J].南京林業大學學報（自然科學版），2020，44（01）：119-124

[4]Xie，Q， et al. GRAB proteins， novel members of theNAC domain family，isolated by their inter actionwith a geminivirus protein[J]. Plant Mol.Biol.（39）：647-656

[5]Ren，T.et al.HRT gene function requires interactionbetween a NAC protein and viral capsid protein toconfer resistance to Turnip crinkle virus[J].Plant Cell（12）：1917-1925

[6]Souer R，et al.The no apical meristem gene of petu nia is required f or pattern formation in embryos and flow ers and is expressed at meristemand primordial b oundaries[J].Cell ，1996 ，85（2）：159-170

項目名稱：校級創新創業項目：杉木木材形成相關的NAC6基因的克隆與功能研究。