编辑推荐：
为探究茉莉酸甲酯（MeJA）和氯化钠（NaCl）诱导对甘草 NAC 转录因子的影响，北京城市大学研究人员开展相关研究，筛选出响应的 NAC 转录因子并验证其表达模式，为甘草优质种质资源选育提供理论依据。
在广袤的大自然中，甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）可是一位 “宝藏植物”。它不仅被广泛应用于医药领域，是多种药物的重要原料，还能作为天然甜味剂、风味增强剂，在食品和化妆品行业也有一席之地。甘草中富含的三萜类化合物和黄酮类化合物，具有解毒、抗炎、抗肿瘤和护肝等多种神奇功效，这让它备受关注。然而，随着全球气候变暖，适宜甘草生长的土地不断减少，培育出抗性更强、品质更优的甘草品种迫在眉睫。
在植物应对环境压力的过程中，转录因子（TFs）起着至关重要的作用。其中，NAC 转录因子家族是植物特有的、规模庞大的转录因子家族，参与了植物生长、发育和应对各种胁迫的众多过程。虽然在其他物种中，对 NAC 转录因子的研究已取得不少成果，但在甘草中，这方面的探索还极为有限，尤其是 NAC 转录因子在茉莉酸甲酯（MeJA）和氯化钠（NaCl）诱导下的调控机制，几乎还是一片空白。
为了填补这些知识空白，北京城市大学的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们运用转录组测序结合 qRT-PCR 技术，深入挖掘甘草在 MeJA 和 NaCl 诱导下 NAC 转录因子的变化情况，试图揭开其背后的调控机制。这项研究成果意义非凡，为后续深入理解甘草中 NAC 转录因子的功能奠定了基础，更为优质甘草品种的培育提供了科学依据。该研究成果发表在Scientific Reports期刊上。
在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们收集了甘肃民勤的 1 月龄甘草幼苗，设置对照（CK）、NaCl 处理和 MeJA 处理组，采集根样本后进行深转录组测序，获取大量基因表达数据。接着，运用 DESeq 等软件进行差异表达分析，筛选出差异表达基因（DEGs）。之后，利用 GOseq 和 KOBAS 工具分别对 NAC 转录因子进行 GO 和 KEGG 富集分析，探究其生物学功能。最后，通过 qRT-PCR 对 16 个差异表达的 NAC 转录因子进行验证，确保研究结果的可靠性。
下面来看具体的研究结果：
- 比较转录组分析以鉴定差异表达基因：研究人员对甘草幼苗进行转录组测序，每个文库获得 2.4005 - 2.5316 亿条原始 reads 和 2.1267 - 2.2829 亿条 clean reads，Q30% 均大于 92%，平均 GC 含量约 45%，clean reads 与参考基因组的比对率在 86.36 - 90.39% 之间，表明数据质量高，适合后续分析。通过 DESeq 分析，在 MeJA/CK 和 NaCl/CK 比较组中，分别鉴定出 2078 个和 1663 个差异表达基因，其中 508 个为两组共有。
- 甘草中转录因子的鉴定：依据植物转录因子数据库，研究人员对甘草中的转录因子家族进行分类。在检测到的 11967 个单基因中，有 58 个转录因子家族，bHLH、NAC、MYB、B3 和 WRKY 是最主要的 5 个家族。NAC 转录因子数量位居第二，有 842 个基因。而且，与处理组相比，对照组中 NAC 转录因子数量较多，暗示其可能参与负调控机制。
- 甘草根中响应 MeJA 和 NaCl 的 NAC 转录因子：通过聚类分析，研究人员将 842 个 NAC 转录因子根据组织变异和 mRNA 水平分为不同的簇。其中，簇 1 中 NAC 转录因子在 NaCl 诱导下表达更高；簇 2 中的转录因子在 MeJA 诱导后表达下调；簇 3 中的转录因子在 MeJA 诱导后表达上调；簇 4 中的转录因子在对照组中表达较高。此外，共有 16 个 NAC 转录因子在 MeJA/CK 和 NaCl/CK 比较组中表达趋势一致。
- NAC 转录因子的 GO 和 KEGG 富集分析：GO 富集分析显示，MeJA 诱导后，甘草根中基因表达和生物过程调控相关的 GO term 显著富集；NaCl 诱导后，有机环状化合物代谢过程相关的 GO term 占主导。在分子功能类别中，许多与辅酶和辅因子结合的 NAC 转录因子被富集。KEGG 富集分析表明，MeJA/CK 和 NaCl/CK 比较组中，多数代谢途径显著富集，包括淀粉和蔗糖代谢、氨基酸和糖代谢等，MeJA/CK 组还特异地富集了萜类和聚酮化合物代谢途径。
- MeJA 和 NaCl 诱导后甘草中 NAC 转录因子的表达模式：研究人员选取 16 个差异表达的 NAC 转录因子进行 qRT-PCR 分析，结果显示，NAC2、NAC10、NAC12、NAC14 和 NAC16 在 MeJA 和 NaCl 诱导下表达上调，而 NAC1、NAC3、NAC9、NAC11、NAC13 和 NAC15 表达下调。转录组数据与 qRT-PCR 结果高度一致，证实了 RNA-seq 鉴定的基因表达谱的可靠性。
在讨论部分，研究人员指出，甘草具有耐旱、耐盐的特性，深入研究其 NAC 转录因子家族，有助于揭示其活性成分代谢调控机制，为优质品种选育提供参考。MeJA 和 NaCl 在植物生长发育中扮演重要角色，它们能诱导植物产生防御物质、调节基因表达和促进次生代谢物积累。研究发现，甘草中的 NAC 转录因子参与了 MeJA 和 NaCl 的胁迫响应，推测它们可能通过调节活性成分的积累来应对胁迫。此外，GO 和 KEGG 富集分析表明，NAC 转录因子参与了甘草次生代谢物的生物合成过程，以及淀粉、蔗糖、碳水化合物、脂质和氨基酸等的代谢过程。
综上所述，这项研究通过综合运用转录组测序和 qRT-PCR 技术，全面解析了甘草在 MeJA 和 NaCl 诱导下 NAC 转录因子的调控途径，为深入了解甘草中 NAC 转录因子的功能提供了重要线索。研究结果不仅丰富了人们对甘草转录调控机制的认识，还为利用 NAC 转录因子提高甘草的抗逆性和品质奠定了理论基础，对植物遗传资源创新和育种研究具有重要的指导意义。
