段俊枝 李瑩 趙明忠魏小春 任銀鈴

（1河南省農業(yè)科學院，鄭州 450002；2河南農業(yè)大學學報編輯部，鄭州 450002；第一作者：junzhi2004@163.com；#共同第一作者）

NAC轉錄因子在水稻抗逆基因工程中的應用進展

段俊枝1#李瑩2#趙明忠1魏小春1任銀鈴1

（1河南省農業(yè)科學院，鄭州 450002；2河南農業(yè)大學學報編輯部，鄭州 450002；第一作者：junzhi2004@163.com；#共同第一作者）

水稻經常遭遇干旱、高鹽、低溫、病原菌等逆境脅迫，影響其生長發(fā)育甚至產量。NAC轉錄因子是植物特有的、最大的轉錄因子家族之一，在水稻生長發(fā)育及抵御多種非生物及生物脅迫反應中具有重要的調控作用。本文闡述了水稻NAC轉錄因子的結構、分類及染色體定位，并闡述了NAC轉錄因子在水稻抗旱、耐鹽、耐冷及抗病等抗逆基因工程中應用的研究進展，為NAC轉錄因子的利用及水稻抗逆遺傳改良提供參考。

水稻；NAC轉錄因子；抗旱；耐鹽；耐冷；抗?。换蚬こ?/p>

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，為全球半數以上人口提供主糧[1]。水稻在生長發(fā)育過程中，經常遭遇干旱、高鹽、低溫、病原菌等各種非生物和生物脅迫，影響其生長發(fā)育甚至產量。隨著世界人口急劇增加及環(huán)境變化，提高水稻的抗逆性并保持其產量穩(wěn)定增加是一項十分緊迫的任務。因此，水稻抗逆育種研究刻不容緩。與傳統育種相比，發(fā)掘利用優(yōu)異的抗逆基因資源，然后通過基因工程技術提高水稻的抗逆性，是提高水稻抗逆豐產能力最有效的途徑。

當植物遭受干旱、高鹽、低溫、病原菌等逆境脅迫時，植物會通過一系列生理、生化、代謝及防御機制來適應和抵御逆境脅迫。其中，基因表達的轉錄調控在植物適應環(huán)境和抵御逆境脅迫中起重要作用。轉錄因子是一類調節(jié)基因表達水平的重要調控基因，通過與靶標基因啟動子區(qū)的順式作用元件結合，激活或抑制靶標基因的轉錄表達。植物中存在大量的逆境脅迫應答轉錄因子，如MYB、bZIP（basic region/leucine zipper motif）、DREB （dehydration-responsive element binding protein）、NAC[NAM（No apical meristem）、ATAF1（Arabidopsis transcription activation factor 1）、ATAF2，CUC2（cup-shaped cotyledon 2）]等。其中，NAC 轉錄因子是最大的植物特異轉錄因子家族之一，水稻中含有151個NAC轉錄因子[2]；其具有多種生物學功能，不僅參與植物生長發(fā)育的調控[3-6]，而且還參與植物對干旱、高鹽、低溫等非生物和病原菌侵染等生物脅迫的抗逆反應[7-10]。目前，已經從水稻中分離獲得了許多NAC轉錄因子，有的NAC轉錄因子可以提高水稻的單一抗逆性，有的可以提高水稻的綜合抗逆性，有的可以提高營養(yǎng)生長期（多為苗期）水稻的抗逆性，有的不僅可以提高營養(yǎng)生長期抗逆性還可以提高生殖生長期（多為抽穗前后）的抗旱性并改良產量性狀，這為水稻抗逆遺傳改良提供了重要的基因資源，尤其是后者。本文闡述了水稻NAC轉錄因子的結構、分類及染色體定位，并闡述了NAC轉錄因子在水稻抗旱、耐鹽、耐冷及抗病等抗逆基因工程中應用的研究進展，以期為NAC轉錄因子的利用及水稻抗逆遺傳改良提供參考。

1 水稻NAC轉錄因子家族成員結構、分類及染色體定位

NAC是矮牽牛NAM、擬南芥ATAF1/2和CUC2首字母的縮寫。水稻NAC轉錄因子的N端高度保守，由約160個氨基酸組成[2]，被稱為NAC結構域，負責與DNA和其他蛋白結合[11-12]。NAC結構域可分為A、B、C、D、E 5個亞結構域，其中，A、C、D亞結構域高度保守，C、D亞結構域中含有核定位信號，主要與DNA結合，從而決定NAC轉錄因子的特性；而B、E亞結構域的保守性不強，與NAC轉錄因子的功能多樣性有關[11-12]。NAC轉錄因子的C端是具有高度多樣性的轉錄調控區(qū)域，具有轉錄激活或轉錄抑制活性[11-13]。

水稻NAC轉錄因子家族包含151個NAC基因，主要分為A、B兩組[2]。其中，A組包含65個NAC基因，主 要 分 為 NAC4、ONAC5、ONAC2、ONAC3、ONAC7、ONAC1、ONAC6 等 7 個亞組，分別含有 14、3、16、17、5、8、2個NAC基因；B組包含86個NAC基因，主要分為SNAC （stress-responsive NAC）、ANAC34、NEO、SND、NAC22、NAC1、NAM/CUC3、OMNAC （Oryza membrane NAC）、TIP（turnip crinkle virus interacting protein）等 9個亞組，分別含有 14、13、2、14、5、6、17、1、14 個 NAC基因。各亞組均是根據所包含的已知NAC基因命名。

在水稻的151個NAC基因中，有135個可以定位到12條染色體上，其在12條染色體上的分布不均勻，且可分布在染色體的各個位置（長臂、短臂、著絲粒附近）[2]。其中，3號染色體分布最多（17個），其次是1號染色體（15個），2、7、11號染色體上均分布有 13個NAC基因，8、10、12號染色體上均分布有11個NAC基因，4、5、6、9號染色體上分布的NAC基因數目均少于10個。另外，有的NAC基因成簇分布，有的單個分布。在12條染色體上共發(fā)生了9個片段重復事件，涉及18個NAC基因；12個串聯重復事件，涉及32個NAC基因。

2 NAC轉錄因子在水稻抗非生物脅迫基因工程中的應用進展

大部分NAC基因的功能鑒定都是在室內（一般為人工氣候室或溫室）營養(yǎng)生長期（苗期）進行的，這主要是因為室內條件可控、受外界環(huán)境影響較小且苗期鑒定周期短。另外，NAC家族基因功能各異，抗非生物脅迫程度各不相同，在苗期表現出抗非生物脅迫能力，在生殖生長期尤其是在田間條件下未必能表現出抗非生物脅迫能力，并最終提高產量，這主要是由于一方面田間環(huán)境條件復雜不好控制，另一方面大部分NAC基因抗非生物脅迫功能不夠強大，單靠1個NAC基因難以提高生殖生長階段抗非生物脅迫能力并最終提高產量，所以將此部分基因歸為能夠提高營養(yǎng)生長期抗非生物脅迫能力的NAC基因。而在生殖生長期尤其是在大田條件下提高抗非生物脅迫能力并提高產量的NAC基因很少，將這部分基因歸類為能夠提高生殖生長期抗非生物脅迫能力的NAC基因，本文主要指的是能夠提高生殖生長期抗旱能力的NAC基因。

2.1 提高生殖生長期水稻抗旱能力的NAC基因

目前，只發(fā)現了5個NAC基因不僅可以提高苗期水稻的抗非生物脅迫能力，還可以提高生殖生長期的抗旱能力，進而改善產量性狀。它們分別是SNAC1[14]/OsNAC9[15]、OsNAC10[16]、OsNAC5[17]、OsNAP[18]、SNAC3[19]。其中，SNAC3基因的抗旱性鑒定是通過盆栽試驗進行的，其余4個基因的抗旱性鑒定均是在田間條件下進行的。

研究[14-15]表明，SNAC1基因和后來發(fā)現的OsNAC9基因是同一個基因，其受干旱、高鹽、脫落酸（ABA）誘導表達，且主要在葉片保衛(wèi)細胞中表達。目前，關于過量表達該基因能否提高轉基因水稻抗旱性的報道結果不太一致。Hu等[14]研究發(fā)現，使用組成型啟動子（CaMV 35S）驅動該基因在水稻（Nipponbar，日本晴）中過量表達，提高了轉基因植株對ABA的敏感性，并使葉片氣孔關閉數增多，蒸騰速率降低，但光合速率無明顯變化。苗期，轉基因植株表現出相對較高的抗旱、耐鹽性；開花期，在田間分別進行中度、重度干旱處理，轉基因后代的結實率分別比陰性或非轉基因植株（NT）、野生型植株（WT）提高了17.4%～22.3%、23.0%～34.6%。而Redillas等[15]研究發(fā)現，使用根特異啟動子（RCc3）驅動該基因在水稻（日本晴）中過量表達，改變了轉基因植株的根系結構，使根粗較NT增加了30%；增強了大田條件下轉基因植株的抗旱性，使結實率較NT提高了18%～36%，籽粒產量提高了28%～72%。但值得注意的是，使用組成型啟動子（GOS2）驅動該基因在水稻中過量表達，僅僅使轉基因植株根粗增加了7%，遠遠低于RCc3：OsNAC9轉基因植株根粗增加的效果，最終在田間干旱條件下未能提高轉基因植株產量。進一步對根系中基因的表達譜進行分析發(fā)現，與GOS2：OsNAC9轉基因植株相比，在RCc3：OsNAC9轉基因植株根系中有一些特異上調表達的基因，例如參與木質素合成的O-甲基轉移酶基因等，可能就是因為這些基因的上調表達改變了GOS2：OsNAC9轉基因植株的根系結構，從而提高了轉基因植株的抗旱性。同時也說明，改良根系結構對于提高植物抗旱性具有重要的作用。另外，在小麥[20]、棉花[21]、苧麻[22]中過量表達該基因也提高了苗期轉基因植株的抗旱、耐鹽性。

OsNAC10基因受干旱、高鹽、ABA誘導表達，分別使用組成型啟動子（GOS2）和根特異啟動子（RCc3）驅動該基因在水稻（日本晴）中過量表達。苗期，均提高了轉基因植株的抗旱、耐鹽、耐冷性。生殖生長期（抽穗前10 d至抽穗后10 d），在田間進行干旱處理，RCc3：OsNAC10轉基因植株根粗增加，是NT和GOS2：OsNAC10轉基因植株的1.25倍，這主要歸因于表皮、皮層和中柱的增大，且實粒數提高26%～47%，籽粒產量提高25%～42%；而GOS2：OsNAC10轉基因植株的根粗及產量并未提高[16]。再次說明，增加根粗可以提高植株的抗旱性，甚至產量，對于植物抗旱性改良和育種具有重要的作用。

OsNAC5基因受干旱、低溫、高鹽、ABA及茉莉酸甲酯（MeJA）誘導表達，可以與OsNAC6、SNAC1基因互作，且和OsNAC6基因均可與LEA3（late embryogenesis abundant，group 3）基因啟動子區(qū)結合[23]。分別使用根特異啟動子（RCc3）、組成型啟動子（GOS2）驅動該基因在水稻（日本晴）中過量表達：苗期，均提高了轉基因植株的抗旱、耐鹽性；生殖生長期（抽穗前10 d至抽穗后10 d），在田間干旱條件下，僅RCc3：OsNAC5轉基因植株籽粒產量較NT提高22%～63%（2009-2011年），GOS2：OsNAC5轉基因植株產量較NT低（2009年）或者與NT相近（2010-2011年）[17]。進一步分析發(fā)現，與NT相比，RCc3：OsNAC5和GOS2：OsNAC5轉基因植株根粗均增加，但RCc3：OsNAC5轉基因植株根粗增加幅度更大，其根粗顯著大于NT（30%）和GOS2：OsNAC5轉基因植株，這主要歸因于根系后生木質部和通氣組織增大，皮層細胞數目增多?；虮磉_譜分析顯示，與GOS2：OsNAC5轉基因植株相比，RCc3：OsNAC5轉基因植株中存在一些特異上調表達的基因，例如類萌發(fā)素蛋白基因GLPs、吡哆醇生物合成蛋白基因PDX、細胞壁調節(jié)酶基因MERI5、O-甲基轉移酶基因等，這些基因均參與根的生長發(fā)育，可能就是因為這些基因的上調表達改變了RCc3：OsNAC5轉基因植株的根系結構，增加了根粗，從而提高了轉基因植株的抗旱性[17]。這再次說明，根粗對提高植物抗旱性具有重要作用。

水稻OsNAP基因受干旱、高鹽、低溫、ABA誘導表達，在水稻（日本晴）中過量表達該基因降低了轉基因植株的失水速率，提高了轉基因植株幼苗的抗旱、耐鹽和耐冷性；且盆栽試驗發(fā)現，在開花期進行干旱處理，轉基因植株的小花育性（63.8%～65.9%）較WT（46.5%）提高，進而相對產量（63.1%～66.4%）較 WT（52.2%）提高（正常條件下，轉基因植株產量與WT相近）[18]。對基因表達譜進行分析發(fā)現，在轉基因植株中，與抗旱相關的 PP2C（phosphatase 2C）家族基因 OsPP2C06/OsABI2、OsPP2C09、OsPP2C68，AP2（APETELA2） 結構域基因OsAP37、OsAP59，與耐鹽相關的基因 OsSalT（salt tolerance），與耐冷相關的基因OsDREB1A等的表達量均上調[18]。

SNAC3基因受干旱、高鹽、高溫、ABA及氧化脅迫誘導表達，在水稻（中花11）中組成型過量表達該基因，苗期，提高了轉基因植株對干旱、高溫的耐受性；孕穗期，在田間干旱條件下，顯著提高了轉基因植株的結實率[19]。進一步分析發(fā)現，轉基因植株的H2O2和丙二醛（MDA）含量較WT降低，且活性氧（ROS）清除相關基因的表達量上調，尤其是ROS清除相關酶基因OsCATA（catalase A）、OsAPX8（ascorbate peroxidase 8）、OsR－boh F（NADPH oxidases F）等[19]，說明轉 SNAC3 基因植株抗逆性的提高主要得益于SNAC3基因對ROS清除能力的提高。

綜上，NAC基因主要通過調控根系生長發(fā)育尤其是根粗、氣孔關閉、干旱脅迫相關基因的表達量及ROS清除能力來調控水稻的抗旱性，進而提高水稻產量。

2.2 提高營養(yǎng)生長期水稻抗非生物脅迫能力的NAC基因

大部分NAC基因只能在營養(yǎng)生長期表現出抗非生物脅迫能力，且抗性范圍不同，有的只能提高單一抗逆性，這部分NAC基因較少；有的能夠提高綜合抗逆性，這部分NAC基因較多，所涉及的非生物脅迫主要包括干旱、高鹽、低溫等。

目前，發(fā)現的可以提高水稻單一抗逆性的NAC基因較少，這些基因主要表現為抗旱、耐鹽。例如：水稻OsNAC52基因，在擬南芥（哥倫比亞生態(tài)型）中過量表達該基因，提高了轉基因植株對ABA的敏感性，降低了葉片失水速率，提高了葉片含水量，并使RD29B（responsive to dehydration 29B）、KIN1（cold induced 1）基因表達量提高，進而提高了轉基因植株的抗旱性[24]。水稻ONAC063基因受高鹽、滲透脅迫誘導表達，在擬南芥（哥倫比亞生態(tài)型）中過量表達該基因可以提高轉基因植株對高鹽和滲透脅迫的耐受能力；基因表達譜分析發(fā)現，轉基因植株中鹽脅迫誘導表達基因AMY1（αamylase 1）等的表達量提高[25]，推測轉ONAC063基因擬南芥耐鹽性的提高可能歸因于這些鹽脅迫誘導表達基因表達量的提高。Sakuraba等[26]研究發(fā)現，與WT（日本晴）比較，水稻OsNAC106基因缺失突變體的耐鹽性提高，說明OsNAC106基因負調控水稻的耐鹽性，可以通過基因敲除的方法提高水稻的耐鹽性。另外，研究[27]發(fā)現，水稻類NAC轉錄因子BET1（BORON EXCESS TOLERANT 1）基因負調控水稻對硼毒的耐受性，采用RNA干擾技術在水稻（日本晴）中沉默該基因表達后，轉基因植株對硼毒的耐受性提高。

大部分NAC基因可同時被干旱、高鹽兩種逆境或干旱、高鹽、低溫三種逆境脅迫誘導表達，且許多被證實能同時提高水稻的抗旱、耐鹽性，但是能同時提高水稻的抗旱、耐鹽、耐冷性的非常少。水稻OsNAC6基因受干旱、高鹽、低溫、ABA、JA、機械損傷和稻瘟病誘導表達，在水稻（日本晴）中組成型過量表達OsNAC6基因能夠提高轉基因植株的抗旱、耐鹽及抗稻瘟病能力，但是與WT相比，正常條件下，轉基因植株生長緩慢且產量降低；用脅迫誘導啟動子（OsNAC6基因啟動子）驅動OsNAC6基因在水稻（日本晴）中過量表達，與WT相比，正常條件下，轉基因植株生長正常，產量也與WT無顯著差異；基因表達譜分析表明，OsNAC6基因可使許多脅迫相關基因表達上調，如過氧化物酶基因等，轉錄激活試驗進一步證明其可激活過氧化物酶基因[28]。類似地，水稻ONAC045基因受干旱、高鹽、低溫、ABA誘導表達，在水稻（日本晴）中過量表達該基因，轉基因植株在干旱、高鹽脅迫條件下的存活率分別較WT提高1.0倍、2.8倍；進一步分析發(fā)現，轉基因植株中OsLEA3-1 及 OsPM1（plasma membrane protein 1）基因的表達量提高[29]。最近研究[30]發(fā)現，水稻ONAC022基因受干旱、高鹽、ABA誘導表達，在水稻（秀水134）中過量表達該基因，轉基因植株對ABA敏感，與WT相比，在干旱脅迫下，轉基因植株的失水速率、蒸騰速率及張開氣孔所占的比例降低，可溶性糖和脯氨酸含量升高，抗旱性提高；在高鹽脅迫下，轉基因植株的Na+離子含量降低，耐鹽性提高。此外，旱稻SNAC2基因可以同時提高水稻的抗旱、耐鹽、耐冷性。SNAC2基因是從粳型旱稻IRA109中分離獲得的脅迫響應基因，可被干旱、高鹽、低溫、ABA誘導表達，在水稻（中花11）中過量表達該基因，提高了轉基因植株對ABA的敏感性和細胞膜穩(wěn)定性及抗旱、耐冷、耐鹽性，并且在轉基因植株中，被SNAC2激活的脅迫響應基因（過氧化物酶、鳥氨酸轉氨酶、鈉氫交換蛋白、熱激蛋白、GDSL-like脂肪酶、苯丙氨酸脫氨裂解酶基因）與其他NAC基因完全不同[31]。

3 NAC轉錄因子在水稻抗病基因工程中的應用進展

當植物遭受細菌、真菌、病毒及其他病原物侵害時，通常會通過水楊酸（SA）、JA、乙烯（ET）等抗病信號傳導途徑來激活大批防衛(wèi)反應基因的協同表達，從而激活植物的抗病防衛(wèi)反應。近年來，發(fā)現大量NAC基因受SA、JA、ET等激素誘導表達，且已證實部分NAC基因與水稻的抗病性有關，主要包括OsNAC6[28]、ONAC122[32]、ONAC131[32]、OsNAC4[33]、OsRIM1（rice dwarf virus multiplication 1）[34-35]等。

如前所述，水稻OsNAC6基因不僅受非生物脅迫（干旱、高鹽、低溫）誘導表達，還受機械損傷和稻瘟病誘導表達，在水稻（日本晴）中過量表達該基因，能夠減小轉基因植株稻瘟病的病變范圍，提高對稻瘟病的耐受性[28]。類似地，水稻OsNAC19基因也受稻瘟病誘導表達，同時還受MeJA、ABA、ET誘導表達，尤其是Me－JA，表明OsNAC19基因參與水稻對稻瘟病菌侵染的響應過程，并在MeJA介導的信號傳導途徑中發(fā)揮重要作用[36]。最近發(fā)現，水稻ONAC122和ONAC131基因受稻瘟病及SA、MeJA、氨基環(huán)丙烷羧酸（ET的前體）誘導表達，將這2個基因分別在水稻（IR64）中進行沉默表達后，轉基因植株對稻瘟病的敏感性增強[32]。基因表達譜分析發(fā)現，與非沉默植株相比，NAC122、ONAC131沉默植株中防御相關基因OsLOX（lipoxygenases）、Os－PR1a （pPathogenesis-related proteins 1a）、OsWRKY45及類NPR1（nonexpresser of PR）基因OsNH1的表達量均顯著降低[32]，推測ONAC122、ONAC131主要通過調控上述基因的表達來調控對稻瘟病的抗性。

在植物與非親和性病菌互作中，病菌無毒菌株的侵染常常會引起寄主植物侵染位點細胞的快速死亡，形成局部壞死斑，稱為過敏反應。目前，已經報道的水稻NAC基因中只有OsNAC4基因與過敏反應有關。研究[37]表明，褐條病細菌無毒菌株N1141接種以及鞭毛素處理能誘導OsNAC4基因表達，在褐條病菌接種后6 h，OsNAC4基因表達量升高30倍，但是接種不能引起過敏反應的褐條病菌后并不能誘導OsNAC4基因表達。過量表達OsNAC4基因的轉基因水稻細胞的細胞膜完整性受損、DNA片段化及典型形態(tài)學發(fā)生變化，造成細胞過敏性死亡;而將OsNAC4基因沉默后，在接種褐條病菌無毒菌株N1141后，過敏性死亡的水稻細胞數目較空載體對照顯著減少[33]。進一步對OsNAC4基因在過敏反應中的作用進行分析發(fā)現，在沒有病菌存在時，OsNAC4蛋白均勻分布在細胞質和細胞核內，但當有病菌侵染時OsNAC4蛋白在細胞質中迅速積累，隨后發(fā)生磷酸化修飾并轉移到細胞核內；另外，OsNAC4調控參與細胞膜完整性受損的HSP90（heat shock protein 90）基因以及引起DNA片段化的Ca2+依賴核酸酶基因IREN等的表達[33]。

病毒只能在活體植物上引起侵染，并感染植物，打亂植物細胞的正常代謝活動，引起植物生長發(fā)育受阻，出現褪綠、矮化、畸形等癥狀。NAC轉錄因子或感染病毒復制等過程或與病毒蛋白因子互作從而在病毒病抗性中起作用。水稻NAC結構域轉錄因子RIM1控制水稻對矮縮病毒（rice dwarf virus，RDV）的感病性，RIM1基因功能缺失突變體rim1（WT為日本晴）的抗RDV性較WT增強，不表現任何病害癥狀，且RDV病毒粒子量較WT顯著降低[34]；在水稻（日本晴）中過量表達RIM1基因，轉基因植株對RDV的感病性增強，病害癥狀提前，病毒復制量增加[35]。因此，RIM1是一個與RDV復制有關的因子，而且直接參與JA信號途徑[34-35]。

4 展望

水稻是我國主要的糧食作物，穩(wěn)定提高其產量對國家糧食安全具有十分重要的作用。但是，水稻在生長發(fā)育過程中經常遭受干旱、高鹽、低溫、病原菌等逆境脅迫，影響其生長發(fā)育甚至產量。因此，提高水稻抗逆性在保障糧食安全方面具有越來越重要的作用。與傳統育種相比，挖掘抗逆基因，然后通過基因工程技術提高水稻抗逆性是一條更為有效的途徑。

NAC轉錄因子是植物特有的轉錄因子之一，其家族成員多，在植物生長發(fā)育及抗逆脅迫中具有重要的作用。目前，已發(fā)現5個NAC基因（SNAC1/OsNAC9、OsNAC10、OsNAC5、OsNAP、SNAC3） 不僅可以提高苗期轉基因水稻的抗逆性，而且可以提高生殖生長期轉基因水稻的抗旱性，進而提高籽粒產量。其中，SNAC1/OsNAC9、OsNAC10、OsNAC5、SNAC3 基因在水稻生殖生長期的抗旱性鑒定是在田間進行的，OsNAP基因在水稻生殖生長期的抗旱性鑒定是通過土壤盆栽試驗進行的。這類基因是最具有開發(fā)應用價值的基因，在水稻抗旱性遺傳改良育種中具有非常重要的作用，有望在水稻及其他作物抗旱改良育種中應用。

雖然上述5個NAC基因均可以提高生殖生長期轉基因水稻的抗旱性，并最終提高產量，但是大部分NAC基因只能提高苗期水稻的抗逆性，真正能夠在生殖生長期提高水稻抗逆性并最終提高產量的并不多，這一方面是因為目的基因本身功能不夠強大，另一方主要是因為抗逆性大部分是由多基因控制的數量性狀，高抗逆性往往需要一系列相關基因的共同表達來實現，僅僅轉單個抗逆基因獲得的轉基因植株的抗逆性程度有限，故今后應該進行轉化多個抗逆基因的系統研究。目前，同時轉化多個基因的技術還不成熟，此方面有待進一步深入研究。另外，NAC基因的抗逆性鑒定大多是在室內、營養(yǎng)生長期（苗期）進行的，在對產量影響較大的生殖生長期（抽穗期前后）進行抗逆性鑒定的較少，進而并不知道目的基因的抗逆程度，故需要同時進行營養(yǎng)生長期和生殖生長期的抗逆性鑒定，以便于明確目的基因潛在的應用價值，獲得在逆境條件下既不影響生長發(fā)育又能保證產量的轉基因抗逆植株。此外，大部分基因的過量表達都是使用組成型啟動子驅動的，這使得目的基因過量表達的同時，也會產生一些負面作用，如植株矮化、開花推遲、發(fā)育不良等，甚至可能會降低產量。因此，在今后的研究及實際應用中建議使用組織特異啟動子（如根特異啟動子等）或脅迫誘導啟動子來驅動目的基因表達以提高轉基因植株的抗逆性，同時又不會影響其正常生長發(fā)育。

綜上，使用組織特異啟動子（如根特異啟動子等）或脅迫誘導啟動子來驅動SNAC1/OsNAC9、OsNAC10、OsNAC5、OsNAP、SNAC3等多個強抗逆基因的共同表達，有望使作物的抗逆性甚至產量得到提高，在作物抗逆遺傳改良和育種中具有很好的應用前景。

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Progress on Application of NAC Transcription Factors in Rice Stress Tolerance Genetic Engineering

DUAN Junzhi1,LI Ying2,ZHAO Mingzhong1,WEI Xiaochun1,REN Yinling1
（1Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China;2Editorial Department of Journal of Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China;1st author:junzhi2004@163.com;#contributed equally author）

Rice often encounters drought,high salt,low temperature,pathogen stress,which influences the growth and yield of rice.NAC transpription factors are the plant-specific and one of the largest families,which play an important role in regulation of plant growth and a variety of abiotic and biotic stresses response.This paper systematically and comprehensively elaborated the structure,classification and chromosomal location of NAC transpription factors,reviewed the application of NAC transpription factors in plant drought,salt,cold and disease resistance,so as to provide some references for the utilization of NAC transcription factors and stress tolerance genetic improvement and breeding.

rice;NAC transpription factors;drought tolerance;salt tolerance;cold tolerance;disease resistance;genetic engineering

S511

A

1006-8082（2017）06-0037-07

2017－07－22

河南省農業(yè)科學院高層次人才科研啟動經費（豫財教 [2013]232號2060503）；河南省重大科技專項（151100110400）