2023年9月8号，南京林业大学林木细胞工程课题组在 BMC Plant Biology 上发表了题为 Genome-wide identification of the NAC gene family and its functional analysis in Liriodendron 的文章，对鹅掌楸NAC基因家族进行了全基因组范围的鉴定和生物信息学分析，并解析了其在体胚发生、干旱、低温和高温胁迫下的表达模式。
图1. 鹅掌楸NAC基因家族系统发育树
通过结构域鉴定和多序列比对，发现大多数的LcNAC蛋白均包含5个保守的subdomain，说明其在演化上的保守性。但是，LcNAC01、LcNAC22、LcNAC42以及LcNAC61并不含保守的5个subdomain。
图2. 鹅掌楸NAC蛋白保守subdomain的多序列比对
图3. 鹅掌楸NAC基因结构和保守motif分析
图4. 鹅掌楸NAC基因共线性分析
图5. 鹅掌楸NAC基因启动子cis-element分析
通过体胚发生时序转录组数据分析，发现LcNAC58/59/40三个基因特异性的在鹅掌楸悬浮单细胞在体胚诱导1天和3天，即原胚形成阶段高表达，表明其可能参与了鹅掌楸的早期体胚发生。
图6. 鹅掌楸NAC基因在体胚发生过程中的表达模式
通过组织特异性表达模式分析，发现LcNAC7/65/80特异性地在花被片中高表达，而LcNAC16/18/70特异性地在雌蕊中高表达，表明这些基因可能参与了鹅掌楸的花发育过程。另外，LcNAC41在新老叶片中表达量均较高，LcNAC23在根和韧皮部中表达量均较高，LcNAC59在韧皮部和木质部中表达量均较高。
图7. 鹅掌楸NAC基因的组织特异性表达模式
通过非生物胁迫时序转录组数据分析，发现在不同的非生物胁迫中，存在不同的LcNAC基因表达响应模式。进一步选择其中10个进行了qRT-PCR验证，发现其在不同非生物胁迫条件下的表达模式与转录组数据相一致。
图8. 鹅掌楸NAC基因在高温(A)、干旱(B)和低温(C)胁迫下的表达模式
图9. 鹅掌楸NAC基因转录响应非生物胁迫的qRT-PCR验证
通过对LcNAC6/18/41/65基因的克隆，分别构建35S:LcNAC-GFP载体，与细胞核定位标记35S:H2B-mCherry一起，利用PEG介导的原生质体瞬时转化，发现LcNAC6/41仅定位于细胞核，暗示其发挥转录因子的功能；但是，LcNAC18/65的荧光信号除了在细胞核中外，细胞质中也能检测到微弱的绿色荧光，暗示其除了转录因子功能，可能还存在其他的生物学功能。
图10. 鹅掌楸NAC6/18/41/65的亚细胞定位研究
该研究成果由南京林业大学林木细胞工程课题组完成，博士生刘思芹为该论文的第一作者，成铁龙正高级工程师和施季森教授为通讯作者。该工作得到“十四五”国家重点研发计划（2021YFD2200103）、国家自然科学基金（32071784、32101546）以及江苏省高校优势学科建设工程（PAPD）的联合资助。
编辑：郝兆东
Reference:
Siqin Liu, Yuanlin Guan, Yuhao Weng, Bojun Liao, Lu Tong, Zhaodong Hao, Jinhui Chen, Jisen Shi, Tielong Cheng. Genome-wide identification of the NAC gene family and its functional analysis in Liriodendron. BMC Plant Biology, 2023, 23: 415. DOI: 10.1186/s12870-023-04415-4
