GmNAC181促进结瘤并提高根瘤的耐盐性

文章信息

题目：GmNAC181 promotes symbiotic nodulation and salt tolerance of nodulation by directly regulating GmNINa expression in soybean

刊名：New Phytologist

作者：Xiaodi Wang，Youning Wang, Xia Li et al.

单位：Huazhong Agricultural University

日期：25 June 2022

01

摘要

大豆 ( Glycine max ) 是世界范围内最重要的农作物之一。在低氮（N）条件下，大豆可以与根瘤菌形成共生关系，为它们的生长和生产获取充足的氮。

结瘤信号控制大豆与根瘤菌的共生。大豆结瘤( GmNINa ) 基因是大豆结瘤的中心调节因子。然而，GmNINa的转录调控在很大程度上仍然未知。结瘤对盐胁迫很敏感，但其潜在机制尚不清楚。

在这里，我们确定了一个名为 GmNAC181（也称为 GmNAC11）的 NAC 转录因子作为 GmNSP1a 的相互作用蛋白。大豆中的GmNAC181过表达或敲低分别导致结节数量增加或减少。因此，GmNINa的表达分别大大上调和下调。此外，我们发现 GmNAC181 可以直接与GmNINa启动子结合以激活其基因表达。有趣的是，GmNAC181在结瘤过程中受到盐胁迫的高度诱导，并在盐胁迫下促进了共生结瘤。

我们在结瘤途径中鉴定了一种新的GmNINa转录激活因子，并揭示了 GmNAC181 作为网络节点在盐胁迫条件下协调GmNINa表达和共生结瘤的机制。

02

技术路线

Soybean (Glycine max [L.] Merrill) cv Williams 82 plants

Cis-acting element analysis of the promoter

Alignment of amino acid sequences

Transmembrane domain analysis of protein

RNA extraction and real-time RT-qPCR

Vector construction

Soybean hairy root transformation and subsequent salt treatment or B.

diazoefficiens inoculation

Subcellular localization of GmNAC181 and plasmolysis experiments

3

主要结果

3.1 GmNAC181在结瘤过程中差异表达

为了了解主要共生调节因子GmNINa的转录调控机制，我们进行了酵母双杂交筛选分析，以鉴定与GmNSP1a相互作用的蛋白质。有趣的是，我们鉴定了GmNAC181/NAC11，一种积极调节大豆胁迫耐受性的NAC转录因子，作为GmNSP1a的推定相互作用蛋白（图S1）。为了研究GmNAC181是否介导大豆共生结瘤，我们首先分析了PLANTCARE中GmNA8181起始密码子上游的2-kb启动子序列（图1a）。有许多盐调节元件和几个顺式调节元件响应ABA和盐胁迫，这与先前研究的表达结果一致。值得注意的是，在GmNAC181的启动子区内有12个结核特异性顺式调节元件（NODCON1GM1和NODCON1 GM2）。这些表明，除了在胁迫反应中的作用外，GmNA8181还可能作为