大豆(Glycine max[L.]Merr.)为人类提供了高达30%的食用植物油,是重要的油料作物。我国国土面积中近半数为干旱土地,干旱严重影响了农作物产量与品质。因此培育出优良的抗旱大豆品种,对缓解我国大豆供需矛盾至关重要。研究表明干旱胁迫能够诱导许多NAC转录因子家族基因的表达,从而提高了植物的耐旱性。本研究通过GmNAC27基因表达分析、转基因离体毛状根PEGImmune changes模拟干旱平板表型鉴定以及突变体植株土壤干旱处理实验等初步发现转录因子GmNAC27参与调控大豆干旱胁迫应答。主要研究结果如下:1.分析了GmNAC27基因及其编码蛋白的特点。GmNAC27基因位于大豆第13号染色体,基因序列全长1660 bp,包含3个外显子,CDS序列全长1032 bp。GmNAC27蛋白包含343个氨基酸残基,理论等电点PI为8.11,在第14—16Etoposide化学结构2位氨基酸处存在一个NAC保守结构域。顺式作用元件分析后发现,GmNAC27基因的启动子区域包含与ABA、非生物胁迫和其他调控相关的顺式作用元件。2.分析了GmNAC27基因在大豆中的表达特征。大豆不同组织部位的基因表达分析表明GmNAC27基因在成熟和衰老叶片以及花中表达量相对较高。当植株在自然状态下失水处理时,大豆植株中GmNAC27基因的表达量随着失水处理时间的延长而逐渐增加,在第12 h达到峰值,约为0 h的214倍。3.明确了GmNAC27基因在大豆瞬时转化毛状根PEG模拟干旱胁迫处理下的作用。利用农杆菌介导的大豆瞬时毛状根转化技术分别获得了GmNAC27基因过量表达和敲低表达的离体毛状根。离体毛状根经40%PEG平板模拟干旱处理后,发现GmNAC27基因过量表达转基因毛状根的伸长量是对照组的2倍,而GmNAC27基因敲低表达毛状根伸长量相较对照组分别减小了14.4%和22.4%,这表明GmNAC27基因在干旱胁迫中可能发挥正调控的作用。4.获得了大豆GmNAC27基因敲除突变体和过量表达转基因植株。以南方大豆优良品种华春6号为遗传转化受体,利用农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化法,成功获得了三种类型的纯合CRISPR双靶点敲除突变体,其中包括1个缺失33个氨基酸残基的突变体、1个发生33个氨基酸残基替换的突变体以及6个蛋白质翻译提前终止的突变体。另外获得了2个融合表达GmNAC27蛋白GFP标签蛋白的过量表达植株。5.GmNAC27基因正调控大豆植株的耐旱性。盆栽土壤干旱处理实验表明,与野生型相比,GmNAC27基因敲除突变体大豆植株的叶片萎蔫程度更大。正常浇水使其恢复生长3天后,野生型植株的活苗率为70%,而两个突变体的活苗率分别下降至40%和44%,这表明GmNAC27基因正调控大豆植株的耐旱性。6.GmNAC27蛋白具有转录激活活性。拟南芥原生质体和烟草表皮细胞中亚细胞定位分析结果表明,GmNAC27蛋白主要分布selleck LEE011在细胞核中;双荧光素酶报告系统分析结果表明,GmNAC27蛋白在转录水平上发挥转录激活的作用。综上所述,本研究初步发现大豆转录因子GmNAC27在干旱胁迫应答中发挥正向调控的作用,这为进一步阐明NAC家族转录因子在大豆干旱胁迫中的作用及机制提供了良好的研究基础。