植物NAC转录因子家族综述

龚滨杰

【摘要】植物体内通过调控机适应环境和制抵御逆境胁迫，其中，转录因子与RNA聚合酶Ⅱ结合形成转录起始复合物，参与植物转录起始，进而调控植物生长发育。NAC是植物特有的转录因子，该家族N端有一个大约150氨基酸的保守NAC结构域，C端有一个高度编译的转录激活区。目前，不少植物的NAC转录因子已经被发现并鉴定，本文综合分析NAC转录因子的基本结构特征、生物学信息，为深入解析NAC基因调控的分子机制提供科学依据。

【关键词】NAC转录因子;植物生长;生物信息

1、NAC转录因子介绍

NAC转录因子N端拥有一个介导DNA结合的折叠结构域，C端具有高度多样性，其命名来自于矮牵牛（Petunia hybrida）和拟南芥（Petunia hybrida）CUC1、CUC2，其突变型胚胎不完整（Aida et al.， 1997）。目前，互花米草（王涛 et al. 2020）、石榴（李圣龙et al. 2019）、柳树（田雪瑶et al. 2019）等的NAC基因家族已经得到分析鉴定。研究表明，NAC转录因子不仅普遍参与了植物生长发育过程的调控，包括种子萌发、细胞分裂、细胞次生壁合成、器官边界的建成、分生组织的形成、侧根发育、植物开花和衰老，参与了胁迫应答、激素调控以及诱导寄主对病原菌侵染产生抗性等过程，对于植物生长具有重要作用。NAC结构域不具有经典的螺旋-转角-螺旋模体，而是由一个扭曲的β-折叠组成，周围还有一些螺旋状的元素（Ernst et al.， 2004）。

2、NAC转录因子的生物学功能

NAC转录因子对非生物胁迫（盐、干旱、寒冷等）的调节是通过参与植物胁迫信号转导途径或调节下游基因的表达实现的。研究表明，NAC蛋白参与植物逆境调控，对植物抗盐碱、抗旱、抗冻等方面具有显著作用。NAC转录因子对生物胁迫（病原菌感染等）可通过激活传染位点的PR基因（Xie et al.， 1999）或联合形成调节复合物（Ren et al.， 2000）对病原菌进行抵抗。

NAC转录因子参与植物各个生长发育过程。在顶端分生组织和花器官发育研究中，发现nam矮牵牛突变体不能形成顶端分生组织，并且大部分植物在幼苗期死亡，小部分花器官发育不正常（Souer et al.， 1996），說明nam基因参与分生组织和植物器官的形成，进而调控植物生长发育。

3、生物信息学分析

利用植物转录因子数据库和 Phytozome12 基因组数据库下载模式植物拟南芥NAC基因序列，删除重复序列。利用NCBI的CCD数据库对NAC保守结构与进行鉴定，确定NAC转录因子家族的结构域特征。利 用 在 线 软 件 ProtParam

对NAC 蛋白序列的分子量、等电点、不稳定系数、脂肪指数和疏水性等基本的理化性质进行预测分析。利用在线软件 Plant-mPLoc Server对NAC蛋白进行亚细胞定位预测分析。在线软件MEME5.0.5和 TBtools 软件可对NAC家族蛋白的保守基序进行分析，基序的大数目设置为20，基序长度设置为 6～200 个氨基酸。利用在线软件对常见模式植物拟南芥、水稻、烟草的全部NAC蛋白质序列进行比较，构建进化树。

4、结语

目前，对NAC转录因子家族在各个植物中的发现鉴别逐渐增多，但仍缺少对NAC家族中各个具体基因的功能鉴定。相信随着生物技术不断发展进步和研究不断深入，NAC转录因子的生物学功能会进一步明确。NAC转录因子涉及植物生长发育的各个方面，在抵御生物和非生物胁迫起重要作用，具有较好的研究价值。

参考文献：

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

[2]王涛涛.互花米草NAC转录因子家族的鉴定与表达分析[J].遗传，2020，（02）：194-211.

[3]田雪瑶，周洁，王保松，何开跃，何旭东.柳树NAC基因的克隆与表达模式分析[J].南京林业大学学报（自然科学版），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

项目名称：校级创新创业项目：杉木木材形成相关的NAC6基因的克隆与功能研究。