葡萄NAC转录因子的生物信息学分析

1、天津农业科学Tianjin Agricultural Sciences 植物生理与生物技术2014，20（5）：36-38葡萄NAC 转录因子的生物信息学分析侯和胜刘佳鑫，辽宁大连116081 (辽宁师范大学生命科学学院，摘要：NAC 基因家族是高等植物所特有的一类转录因子家族，广泛参与植物生长发育、逆境胁迫应答等反应。通过对71种葡萄NAC 蛋白与22种其他物种NAC 蛋白的生物信息学分析，对与非生物逆境胁迫相关的12种NAC 蛋白的染色体定位、理化性质、亲/疏水性、二级结构及亚细胞定位等进行了分析和预测。结果显示，葡萄NAC 蛋白共分为5大类，与非生物逆境相关的NAC 蛋白聚集在第类。分析

2、显示不同NAC 蛋白间氨基酸、疏水性及稳定性之间存在一定差异，二级结构主要为随机卷曲等。分析结果可为进一步研究通过葡萄NAC 基因调控葡萄的生长与抗逆机制提供参考。关键词：葡萄；非生物胁迫；NAC 转录因子；生物信息学中图分类号：5663.1文献标识码：ABioinformatics Analysis of NAC Transcription Factors in GrapeLIU Jia-xin ，HOU He-sheng(Schoolof Life Science, Liaoning Normal University, Dalian, Liaoning 116081, ChinaAbst

3、ract :NAC gene family is a plant specific transcriptional factor family which is involved extensively in plant growth, development and stress response. In this article, 71grape NAC and 22other plant NAC protein sequences were analyzed by utilizing the bioinformatics method, including multiple alignm

4、ent and phylogenetic tree. 12NAC proteins responding to abiotic stress were analyzed and predicted on chromosomal locations, physical and chemical properties, hydrophobicity/hydrophobicity,secondary structure and sub-cellular location. The results showed that 71NAC family of grapevine can be divided

5、 into five groups （-）and all the stress-related genes had fallen into the group . The results of analysis showed that amino acid composition, hydrophobicity and stability showed some differences among the 12NAC proteins. The secondary structure was mainly the random curl in all of the proteins. The

6、conclusion will provide the references for further studies on the NAC gene regulation mechanism of growth and stress response of grape.Key words:Vitis vinifer ；abiotic stress ；NAC transcription factors ；bioinformatics提高葡萄对非生物胁迫的耐受性对提高葡萄的产量具有重要作用。很多转录因子在改进植物胁迫耐受性方面发挥着重要作用1-2。NAC 转录因子是植物特有的一类蛋白家族，诸多研究

7、显示3-5，NAC 家族成员能够激活非生物胁迫相应基因，提高植物对非生物胁迫的耐受性6-7。Fang 等8系统地分析了水稻中的140个NAC 或NAC 类基因，并将其划分为5大组，逆境胁迫相关的NAC 聚在第3组。本研究利用生物信息学的方法从葡萄基因组水平上对NAC 基因家族进行分类，并对与非生物胁迫相关的NAC 基因进行了分析，为进一步研究葡萄NAC 类转录因子提供依据。1材料和方法1.1材料收稿日期：2014-01-10；修订日期：2014-01-25作者简介：刘佳鑫（1989），男，辽宁铁岭人，在读硕士生，主要从事植物发育与分子生物学研究。通讯作者为侯和胜。第5期葡萄NAC 转录因子的生

8、物信息学分析刘佳鑫等：·37 ·）SNAC1, SNAC2, TaNAC3, ZmNAC1, OsNAC6, StNAC构建因共有12个，其中VvNAC45与VvNAC56两个基因同源性相对较低。其余NAC 基因位于第、大类。其中第大类NAC 基因数量最多。推测拟南芥NAC2基因位于第大类的原因可能是其序列特异性不强或参与逆境与发育两种生命活动。2.2基因结构分析及染色体定位葡萄71个NAC 基因在染色体上数量分布不均匀，其中第5、第9号染色体未找到NAC 基因。位于第19号染色体上的NAC 基因数量最多(19个 。非生物胁迫相关NAC 基因散乱分布在1、4、6、7、8、1

9、2、18、19共8条染色体上，未表现出集中性，VvNAC3基因未能定位到染色体上。葡萄的NAC 基因N 端都具有NAC 保守结构域。2.3一级结构及理化性质分析磷酸化位点分析显示，葡萄非生物逆境胁迫相关NAC 蛋白中丝氨酸磷酸化位点最多，酪氨酸磷酸化位点次之。通过ProtParam 程序进行理化性质分析，结果显示非逆境胁迫相关NAC 蛋白既有酸性氨基酸，又有碱性氨基酸。从蛋白质稳定性上看，VvNAC26，VvNAC 42，VvNAC45为稳定蛋白，其余均为不稳定蛋白（表1）。NAC 蛋白氨基酸序列比对及系统发生树利用clustal 软件进行氨基酸多重序列比对，利用MEGA4中遗传距离建树法的相

10、邻链接法（NJ ）进行建树，对生成的进化树进行Bootstrap （自引导）校正，生成系统发生树。NAC 基因一级结构及理化性质分析利结果与分析系统发生树通过系统进化分析，葡萄NAC 转录因子家族图1共分5个大类（图1），每大类也各有不同。第大类包含17个葡萄NAC 基因，在6种发育相关的NAC 基因中，除拟南芥NAC29基因位于第大类外全部位于第大类，推断第大类NAC 基因与葡萄的生长发育相关。非生物逆境胁迫相关NAC 基因全部位于第大类，位于此类的葡萄NAC 基NAC 转录因子系统发生树2.4二级结构分析及亚细胞定位在线二级结构预测结果显示，非生物逆境胁迫NAC 蛋白中随机卷曲的比例很高（

11、58.59%70.35%），它起着链接其他二级结构原件的作用。·38·表1蛋白名称天津农业科学非生物胁迫NAC 蛋白理化性质分析理论等电点酸性不稳定指数参考文献：第20卷/碱性氨基酸33/4133/3434/3735/3835/3632/3639/4444/3641/4535/1830/2272/621Haake V, Cook D, Riechmannjl, et al .Transcription factor CBF4is a regulator of drought adaptation in Arabidopsis J.Plant Physiology ，2002

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13、y in riceJ.Gene,2010, 465:30-44.4Kazuo N, Hironori T, Junya M, et al . NAC transcription factors in plant abiotic stress responsesJ.Biochimica et Bio physica Acta, 2012, 1819:97-103.5Wang N, Zheng Y, Xin H P, et al . Comprehensive analysis of NAC domain transcription factor gene family in Vitis vini

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15、ducible NAC transcription factors that bind to a drought-responsive cis -element in the early respon sive to dehydration stress 1promoter J.The Plant Cell On line, 2004,16(9:2481.8Fang Y, You J, Xie K, et al . Systematic sequence analysis and identification of tissue-specific or stress-responsive ge

16、nes of NAC transcription factor family in riceJ.Molecular Genet ics and Genomics,2008, 280(6:547-563.9He X J, Mu R L, Cao W H, et al . AtNAC2, a transcription factor downstream of ethylene and auxin signaling pathways, is involved in salt stress response and lateral root developmentJ.The Plant Journ

17、al ,2005, 44:903-916.10Ooka H ，Satoh K ，Dol K, et al .Comprehensive analysis of NAC family genes in Oryza sativa and Arabidopsis thaliana J.DNA Research, 2003,10(6:239.11Nuruzzaman M, Manimekalai R, Sharoni A M, et al . Genome -wide analysis of NAC transcription factor family in riceJ.Gene,2010, 465(1/2:30-44.VvNAC3VvNAC8VvNAC17VvNAC18VvNAC26VvNAC37VvNAC40VvNAC42VvNAC43VvNAC45VvNAC56VvNAC59此外，主要的二级结构原件为螺旋（14.07%30.81%）和延伸链(9.89%20.83% ，主要位于螺旋和随机卷曲之间。在线WOLF PSORT 对蛋白亚细胞定位预测显示，非生物胁迫相关NAC 蛋白全部定位于细胞核。3结论与讨论对葡萄71种NAC 蛋白