黄藤2个NAC基因的分子特征及其SSR分子标记开发

[目的]棕榈藤是重要的森林植物,纤鞭是其重要的攀援器官,也是重要的分类依据.研究黄藤 NAC (NAM,ATAF和 CUC)转录因子基因的分子特征并开发 SSR 分子标记,以期为棕榈藤的分子育种和辅助分类提供参考依据.[方法]以黄藤为材料,借助转录组数据,采用同源克隆的方法从黄藤中分离 NAC 基因,采用生物信息学方法进行基因结构、蛋白性质与结构分析和 SSR位点预测,采用实时定量 PCR 技术分析基因的组织表达特性,利用 PAGE电泳和测序技术分析 SSR分子标记在不同棕榈藤样品中的通用性和多态性.[结果]从黄藤叶片中获得了2个 NAC 同源基因 DjNAC3 (GenBank 登录号:KU556738) 和 DjNAC4(GenBank 登录号:KX579750),二者的开放阅读框长度分别为729 bp和1326 bp,对应的基因组序列为850 bp和1441 bp,均包含2个外显子和1个内含子.DjNAC3和 DjNAC4编码的蛋白分别为242 aa和441 aa.蛋白结构分析表明,DjNAC3和 DjNAC4具有典型的 NAC 转录因子结构特征,属于 NAC 家族的 CUC 亚家族,但二者之间的相似系数仅为23.6%,表明它们在黄藤生长发育过程中可能具有不同的功能.DjNAC3和 DjNAC4在不同组织中的表达模式存在明显差异,DjNAC3在发育成熟纤鞭中的表达丰度最高,叶片中的表达丰度最低,而 DjNAC4则在发育成熟的钩刺中表达丰度最高,而发育初期的钩刺中最低.在 DjNAC3和 DjNAC4的基因组序列中分别包含1个 SSR 位点,其中前者的 SSR位点位于内含子区域,为(TA)6,后者的 SSR 位点位于第1个外显子区域,为(GCA)5.根据DjNAC3和 DjNAC4中 SSR位点旁侧序列设计引物,以黄藤和另外20个不同棕榈藤样品的基因组 DNA 为模板进行扩增,PAGE电泳结果分析表明,引物具有较高的通用性,且扩增产物具有多态性.6个样品的测序结果证实,用 DjNAC3设计引物的扩增产物测序获得的SSR位点序列存在着一定的差异,既包括SSR类型变异、重复次数变化等多态性,又有 SSR位点缺失的现象;而根据 DjNAC4设计引物扩增获得的 SSR 位点序列差异主要为重复次数的变化.[结论]黄藤 DjNAC3和 DjNAC4基因的基因结构、表达模式、SSR 位点等均存在明显的差异,这表明它们在黄藤生长发育中可能具有不同的功能,二者所包含的 SSR 分子标记具有通用性和多态性,可以作为分子标记应用于棕榈藤的辅助分类和分子辅助育种.