黍子NF-Y基因家族的鉴定及PmNF-YA8的功能分析

摘要：

【目的】核因子Y（nuclear factor Y，NF-Y）转录因子通过特异性结合靶基因启动子区CCAAT元件调控表达，在植物应对干旱、盐碱等非生物胁迫中起作用。黍子抗旱耐瘠，是盐碱地、边际土地不可或缺的作物，解析黍子NF-Y基因家族功能，为丰富作物耐逆遗传理论、推动抗旱育种实践提供依据。【方法】利用黍子基因组数据和生物信息学方法，鉴定NF-Y家族成员，分析理化性质，构建系统进化树，分析保守结构域、基因结构和启动子顺式作用元件。用实时荧光定量PCR鉴定基因在不同部位的表达，并通过拟南芥转基因功能验证PmNF-YA8在干旱胁迫下的表达特征。【结果】基于黍子参考基因组鉴定出33个PmNF-Y基因，包括11个PmNF-YA、12个PmNF-YB和10个PmNF-YC亚家族成员，蛋白长度为122—571个氨基酸，等电点为4.74—10.19，分子量为13.58—59.17 kDa。染色体定位显示，33个基因（PmNF-YA1—PmNF-YA11、PmNF-YB1—PmNF-YB12和PmNF-YC1—PmNF-YC10）分布于15条染色体。在PmNF-Y家族成员的启动子区域预测到2种干旱胁迫响应元件。黍子与3种植物（拟南芥、水稻和玉米）的NF-Y直系同源基因对分别为3、47和59个。RT-qPCR分析表明，PmNF-Y基因在根、茎、叶等组织中广泛表达。干旱胁迫后，PmNF-YA8在小红黍和宁糜9号中均上调表达。经300 mmol·L^-1甘露醇胁迫后，过表达PmNF-YA8株系平均根长（14.03 mm）大于野生型拟南芥（9.07 mm），且MDA增幅（55.23%—57.12%）低于野生型（100.78%），SOD、POD活性分别增加24.28%—27.43%和163.57%—341.33%，Pro含量（151.31—175.14 μg·g^-1）高于野生型（143.78 μg·g^-1）。【结论】在黍子中鉴定出33个NF-Y家族成员，从黍子中克隆了PmNF-YA8，异源表达PmNF-YA8通过调节胁迫相关基因的表达，增强了拟南芥植株对干旱胁迫的耐受性，可作为调控黍子抗旱性的重要候选基因。