WRI1调控植物油脂合成的研究进展

油脂是植物主要的储能物质,也是植物质膜的重要组分,同时还参与植物信号传导、气孔开闭、授粉受精、种子萌发、胁迫响应等多个生物学过程。WRINKLED 1(WRI1)是AP2转录因子家族的成员,在油脂合成过程中起重要调控作用。本文综述了近年来WRI1在植物油脂合成中的研究进展,主要包括(1)WRI1的发现、起源和进化特征;(2)WRI1的基因表达特征、基因结构、蛋白质结构和启动子顺式作用元件;(3)WRI1的转录水平和翻译水平调控机制以及下游的靶基因;(4)对WRI1后续的研究思路和应用前景进行展望。本综述内容以期为深入了解WRI1调控植物油脂合成的分子机制提供参考,也为利用WRI1改良油料作物提供理论基础。

花生WRI1基因家族的全基因组与表达谱分析

花生(Arachis hypogaea L.)是世界范围内重要的油料与经济作物之一。转录因子WRINKLED1(WRI1)在植物油脂生物合成途径中起着重要作用。尽管花生基因组序列已经公布,但国内外尚缺乏对花生中WRI1基因家族的全基因组分析。本研究从二倍体花生野生种和四倍体栽培种的参考基因组中鉴定出20个WRI1转录因子,经分析表明它们均为亲核蛋白,位于细胞核内,二级结构主要由无规卷曲和α-螺旋组成,20个WRI1基因的结构中含有5~8个内含子。系统发育分析表明,花生WRI1基因与其他物种的WRI1成员有密切关系。转录组数据表明种子中WRI1表达高于其他组织,q RT-PCR结果进一步表明WRI1表达随种子成熟水平逐渐增加。本文对花生基因组中WRI1全基因组的鉴定和表达分析,为进一步探讨WRI1基因在种子发育过程中的功能提供了依据。

沙棘WRI1转录因子基因的生物信息学分析

以构建的沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)不同组织转录组数据库为基础,分离得到1个沙棘WRI1转录因子编码基因,命名为Hr WRI1,利用生物信息学方法对其基因结构、理化性质、保守域、信号肽、亚细胞定位、磷酸化位点和高级结构等进行了预测和较为全面的分析。结果表明,该成员含有1 206 bp的完整开放阅读框,编码401个氨基酸组成的不稳定亲水蛋白,无信号肽和跨膜结构域,存在多个磷酸化位点,定位于细胞核中,高级结构以无规则卷曲为主。与不同植物中已报道的同源WRI1转录因子进行多重序列比对后,发现它们在核酸与氨基酸水平均高度同源,并且具有相同的结构域。

植物WRI1基因生物信息学分析

植物转录因子WRI1特异性正向调控糖酵解和脂肪酸合成过程,是油料作物遗传育种工作的重要靶基因。本研究通过系统发育分析、基因结构分析和多序列比对,获得如下结论:(1)WRI1基因属于ANT亚族,单独聚为一支,称之为WRI1(ANT-Ⅱ)亚族。WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因按照植物的种属亲缘关系进行聚类;(2)WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因具有相似的内含子-外显子结构,且相比于AP2亚族基因,与ANT-Ⅰ亚族基因更相近;(3)WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因AP2保守结构域内的5个关键氨基酸残基可能与该亚族转录因子的DNA结合特异性密切相关。