BpNAC90转录因子调控白桦耐旱的分子机制

[目的]NAC转录因子(TF)家族是植物中特有的一类转录因子,主要参与调节植物生长发育的许多生物学过程,包括对外界胁迫的响应,植物形态的形成,植物衰老调节和果实发育等。然而,NAC基因在白桦(Betula platyphylla Suk。)耐旱方面研究较少。本研究系统揭示了BpNAC90基因调控白桦耐旱的分子机制,为阐明白桦抗旱及创制高抗白桦提供了重要数据。[方法]利用叶盘法稳定转化白桦;通过实时荧光定量PCR、Westen Blot等相关实验进行抗逆生理学鉴定;利用表观遗传学、EMSA、ChIP、CoIP、Pull down等方法解析其调控机制。通过R-ChIP-dCas9-Strep系统找到BpNAC90基因的上游调控因子。[结果]BpNAC90属于白桦响应干旱的基因调控网络的顶层调控基因,通过其过表达、CRISPR转基因植株探究其耐旱功能,发现其可以被干旱诱导,并在干旱胁迫下可以与BpSRK2A蛋白互作并被BpSRK2A磷酸化。发生磷酸化修饰的BpNAC90 对元件的结合能力显著提高,从而显著诱导下游靶基因的表达。此外,成功通过R-ChIP-dCas9-Strep系统找到可以结合BpNAC90启动子并对其进行正调控的上游调控因子。[结论]以上研究系统揭示了BpNAC90 转录因子可以被干旱诱导,与BpSRK2A蛋白互作发生磷酸化修饰,增强与元件的结合能力,从而显著诱导下游靶基因的表达,提高白桦抗旱能力的分子机制。