在黄进课题组每周的文献分享组会上，由熊晋（2025级生物技术与工程专业硕士研究生）分享的题为“NAC Transcription Factor LpNAC22 Positively Regulates Drought Tolerance in Perennial Ryegrass”的文章，该文章发表于Plant, Cell & Environment（中科院一区Top，IF=6.3，第一作者：Zhiquan Qiang，通讯作者：Tao Qin）。

研究背景：干旱威胁牧草生产

干旱对植物的生长发育有显著影响，干旱胁迫会破坏植物体内的生化反应平衡，导致叶绿体、线粒体等细胞器中大量活性氧（ROS）的积累，这些活性氧会攻击和氧化蛋白质、核酸、脂质等重要生物大分子，造成严重的氧化损伤。

多年生黑麦草（Lolium perenne L.）作为牧草和草坪草被人们广泛使用，但对干旱非常敏感，其生长和品质在缺水条件下显著下降。因此，探究多年生黑麦草的耐旱性具有重要意义。NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族之一，广泛参与非生物胁迫响应。然而，在黑麦草中，NAC基因在耐旱性中的功能尚不明确。本研究旨在鉴定黑麦草中与耐旱性相关的NAC基因，并解析其调控机制。

研究结果：

LpNAC22及下游靶基因（LEA）表达均增强多年生黑麦草耐旱性

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LpNAC22 的鉴定与表达分析

从黑麦草中分离出13个NAC基因，其中LpNAC22在干旱胁迫下表达显著上调。系统发育分析显示LpNAC22与小麦TaNAC071、水稻OsNAC05/06等耐旱相关NAC蛋白同源。

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LpNAC22 具有转录激活活性并定位于细胞核

酵母和植物细胞中的转录激活实验表明，LpNAC22的C端（138–331 aa）具有转录激活功能，且亚细胞定位实验确认LpNAC22定位于细胞核。

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LpNAC22 可正向调控耐旱性

过表达LpNAC22的拟南芥和黑麦草株系在干旱处理下表现出更高的存活率、相对含水量和叶绿素含量，更低的MDA含量、离子渗漏和ROS积累。干扰LpNAC22表达的植株则表现出更差的耐旱性和更严重的膜损伤。

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LpNAC22 直接调控LEA基因表达

DAP-seq和ChIP-qPCR显示LpNAC22直接结合到LpLEA1和LpLEA2-1的启动子区域，并通过Y1H和EMSA进一步验证了其直接结合能力。瞬时表达实验表明LpNAC22可激活这两个基因的转录。

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LpLEA1 和LpLEA2-1 增强耐旱性并保护细胞膜

过表达LpLEA1或LpLEA2-1的拟南芥在干旱条件下存活率更高，MDA和离子渗漏更低。亚细胞定位显示这两个LEA蛋白定位于细胞膜，可能与膜保护功能相关。

对课题组的启示

该研究鉴定了多年生黑麦草中的干旱诱导型核转录激活因子LpNAC22,证实其通过直接调控LEA家族基因LpLEA1和Lplea2-1的表达来增强植物的耐旱性，为多年生黑麦草的耐旱分子育种提供了重要的基因资源和理论依据。

对课题组的启示包括：①该研究展示了一个完整的“转录因子-靶基因-表型”调控通路，为我们研究披碱草、狼尾草中抗逆基因提供了方法论参考；②该研究中，作者利用DNA-seq、ChIP、EMSA、Y1H等多技术联用，对TF与靶基因的互作的验证体系值得学习（我们目前也在研究多个转录因子其及调控信号通路）；③目前在牧草或生态草中开展基础研究或分子育种存在无基因组信息、遗传转化体系效率低等诸多问题，我们目前正对这些问题开展针对性的工作，正逐步建立稳定、可靠、高效的技术体系和平台。