摘要：NAC转录因子在植物生长、发育以及响应环境胁迫过程中起重要作用[1-2]。迄今为止，未见菜豆NAC家族基因的系统性分析，本研究系统地分析菜豆NAC家族基因的进化、表达以及序列特征进行鉴定。结果表明：菜豆基因组中存在90个NAC基因，被命名为PvNAC1~90，被分为25类；序列分析显示同一类群NAC基因的序列变异较低，不同类群序列变异度较高；染色体定位分析表明，90个NAC基因被散落分布在不同的染色体，基因扩增模式主要有片段重复和串联重复两种机制；表达分析揭示了该家族成员多样化表达模式，这意味多样化功能。这些研究为后续探讨菜豆NAC家族成员的生物功能奠定基础。

关键词：菜豆；NAC；基因家族；转录因子；生物信息学

Sequence Analysis and Expression Characteristics of Phaseolus NAC Transcription Factor

Abstract: NAC transcription factors play an important role in plant growth, development and response to environmental stress. So far, no systematic analysis of common bean NAC gene family, this study systematically analyzes the bean NAC gene family evolution, expression and sequence features were identified. The results showed that the bean genome has 90 NAC gene, was named PvNAC1~90, be pided into 25 categories; sequence analysis showed that sequence variation in the same group of NAC gene is low, different groups of high sequence variability; chromosome analysis showed that 90 NAC genes are scattered in different chromosomes, gene amplification pattern mainly has two kinds of tandem repeat and repeat fragment analysis revealed expression mechanism; expression analysis revealed that the expression pattern of family persity, which means perse functions. These studies further studying the biological function of kidney bean NAC family members to lay the foundation.

Keywords: Phaseolus; NAC; Gene family; Transcription factor; Bioinformatics

目    录

摘要 1

引言 1

1 材料与方法 2

1.1 物种抽样与序列下载 2

1.2 菜豆NAC基因的结构分析 3

1.3 菜豆NAC基因的染色体定位分析 3

1.4菜豆NAC基因的转录活性分析 3

1.5菜豆NAC蛋白的序列特征分析 3

1.6 菜豆NAC蛋白的系统进化分析 3

2 结果与分析 3

2.1 菜豆NAC家族基因的鉴定 4

2.2 菜豆NAC家族基因的结构特征 6

2.3 菜豆NAC家族基因的染色体位置 7

2.4 菜豆NAC家族基因的表达情况 8

2.5菜豆NAC家族蛋白的序列特征 9

2.6 菜豆NAC家族基因的系统进化关系 11

3 讨论与结论 13

参考文献 14

附录 17

致谢 18

菜豆NAC转录因子的序列特征与表达分析

引言

从分类植物学角度，菜豆属于蝶型花科、菜豆族、菜豆属、菜豆种。从经济价值角度，菜豆具有食用价值、营养成分和药用价值等。但是，随着气候的变化不能满足菜豆正常生长的稳定环境，如干旱、洪涝、日照时间不足等；水肥管理不合理导致了土壤结构、成分改变影响菜豆对水和养分的吸收，如土壤板结、单一微量过多等抑制菜豆的生长。总之这些因素其细胞的结构功能，严重时将导致细胞膜的通透性增加、氧化酶的活性升高、还原酶的活性下降、核酸类物质减少，最终导致菜豆的死亡。菜豆为了维持生存并繁衍，逐渐形成一套符合自身的防御机制，植物产生这种防御机制一般是通过转录因子的调控，近几年来研究发现NAC转录因子在其防御担当着重要的角色[3-4]。

NAC这个专业术语来源于四个基因的缩写，这四个基因分别是ATAF 1、ATAF 2、NAM 和CUC 2。该转录因子在植物长期进化中，逐渐形成特有的生物学功能，调控植物生长与发育[5]。作为转录因子，NAC蛋白可以与特定的顺式作用元结合，起到对基因表达的调控。NAC具有多个氨基酸残疾，氨基酸序列的C端的变异性较高，参与调控，因此C端表现出的功能显现出较高的多样性    [6-7]。NAC转录子家族基因在二穗短柄草、普通小麦、茄子、拟南芥、浮萍、大豆、柑橘、水稻、桉树和柳树等物种中已经被分析和鉴定，但是在全基因组水平上，该家族被研究的还较少。部分测序植物的NAC家族基因被研究，结果表明，不同物种之间NAC家族基因成员数目具有较高的变异。根据研究发现，NAC转录因子参与植物生长发育的重要调节[8]，例如茎的生长、叶的发育、侧根形成、花的分化、以及酶的活化等，此外NAC家族还参与了大多数生物和非生物胁迫[9-10]，例如干旱、雹灾、病虫害、洪涝等。因此对菜豆NAC转录因子序列特征与表达分析的研究有利于提高其产量和改善质量，且为进一步探索和研究NAC家族的功能提供重要的信息以及理论支撑。