樟树WRKY转录因子分析

WRKY基因家族是一种重要的转录因子,参与植物生长发育及激素调节通路,可以正向或负向调节其他基因的表达。为了研究樟树WRKY基因家族的功能,更好地了解其对萜类物质的调控机制,研究基于已获得的樟树全基因组及不同化学型转录组数据,采用生物信息学方法对樟树WRKY转录因子进行鉴定与分析。结果表明:TPS关键基因转录水平的表达调控可能受樟树WRKY转录因子的影响。使用HMMER 3.0软件对樟树蛋白序列进行WRKY基因的检索比对,分离出61条候选CcWRKY序列。根据WRKY保守域数目和锌指结构类型,WRKY蛋白被分为Group I、GroupⅡ、GroupⅢ3种类型,其中GroupⅡ型WRKY基因依据其结构特征可进一步分为5个亚组:Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe。对CcWRKY蛋白进行WRKY保守域分析,发现Ⅱ型蛋白上的3条WRKYGQK七肽系列结构上发生了突变。对CcWRKY基因的结构和表达模式进行分析,结果表明其结构可以分为不含内含子、含有1~6个内含子7种。所有CcWRKY基因在5种化学类型转录谱中均有表达,其中CCA009569.1、CCA002757.1、CCA027442.1在芳樟中的表达量远高于其他4种化学型,推测其可能参与芳樟醇的合成调控途径。

小麦WRKY转录因子TaWRKY72B的克隆、亚细胞定位及表达分析

WRKY蛋白是一类转录因子,参与调控植物的多种生长发育和胁迫应答过程。为进一步探究WRKY在小麦响应逆境中的作用,本研究克隆了小麦中国春的TaWRKY72B基因,并对其进行了生物信息学、亚细胞定位和表达模式分析。结果表明,中国春的TaWRKY72B基因编码320个氨基酸,蛋白序列包含典型的WRKY保守结构域和C2H2锌指结构,分子量为33.94 kDa,理论等电点为6.60,是酸性亲水的不稳定蛋白,无信号肽序列,属非跨膜蛋白。二级结构预测表明,TaWRKY72B主要由无规则卷曲(61.25%)、α-螺旋(23.12%)、延伸链(11.88%)和β-转角(3.75%)组成。TaWRKY72B定位于细胞核,符合转录因子特征。系统进化树分析显示,TaWRKY72B蛋白与节节麦、大麦和水稻等禾本科作物的WRKY亲缘关系较近。启动子顺式作用元件预测结果表明,该基因含有多个与生长发育、激素信号途径以及非生物胁迫应答相关的顺式调控元件。TaWRKY72B表达受激素、高温、低温和盐诱导,推测该基因可能参与小麦逆境胁迫应答和多种激素信号途径。

板栗WRKY基因家族鉴定及其在干旱胁迫下的表达分析

WRKY转录因子在植物生长和防御反应的调控中发挥着重要作用。为了探究WRKY基因家族在板栗抗旱中的功能,对板栗WRKY基因家族成员进行了鉴定,对其编码蛋白的理化性质、系统发育、结构等进行分析,并通过转录组测序和qRT-PCR技术分析其在干旱胁迫下的表达特征。通过生物信息学技术在板栗中共鉴定到65个WRKY基因家族成员,将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3组,其中Ⅱ组根据其结构和系统发育关系分为5个亚组。WRKY基因的结构和保守基序分析表明,外显子数目为1~7个,同一亚组的外显子数目和基序分布类似。WRKY基因保守结构域发生了一定的变异,包括WRKY七肽结构域的缺失,锌指结构的缺失,七肽结构域变异为WRKYGKK、WRKYGRK和WRKYGRK等。转录组测序数据表明,有4个WRKY基因家族成员在样品中没有表达,干旱胁迫诱导表达的WRKY基因家族成员表达量上调的有49个,而表达量下调的WRKY家族成员有11个。以上结果表明,板栗WRKY基因在对干旱胁迫的响应中发挥了重要作用。

全基因组水平紫花苜蓿WRKY转录因子家族鉴定与表达模式分析

WRKY转录因子是植物中最大的基因家族之一,在植物生长发育以及非生物胁迫过程中发挥重要的作用。目前,WRKY基因家族成员已经在多个植物物种中进行了广泛的研究和分析。然而,WRKY转录因子尚未在四倍体紫花苜蓿全基因组水平上进行鉴定与分析。本研究系统鉴定了紫花苜蓿WRKY基因家族成员,并对其在不同胁迫处理下的表达模式进行了分析。结果显示,共有198个WRKY转录因子不均匀分布在紫花苜蓿的32条染色体上,其中7号染色体的数量最多。系统进化树结果显示,WRKY基因家族成员可以分为3个组。在这些WRKY转录因子中,有42个响应盐胁迫,7个响应碱胁迫,19个响应冷胁迫和37个响应干旱胁迫,同时发现MsWRKY154和MsWRKY166可以同时响应盐、干旱、冷以及碱胁迫。本研究的结果可为紫花苜蓿WRKY转录因子的生物学功能深入研究奠定基础,同时可为紫花苜蓿分子育种提供有价值的信息。

栀子WRKY基因家族鉴定及其响应盐胁迫的表达模式

【目的】为进一步研究WRKY基因家族在调控栀子盐胁迫中的功能作用、培育栀子抗盐新品种。【方法】利用生物信息学方法对栀子WRKY基因家族成员(GjWRKY)进行全基因组鉴定和相关分析。【结果】共鉴定出47个WRKY基因,非均匀地分布在10条染色体上,通过系统发育树将其分为3大组:GroupⅠ、Ⅱ和Ⅲ。GjWRKY基因以串联重复为主要扩增方式,且多数基因成员含有3个外显子。GjWRKY基因家族启动子2000 bp区域含有大量激素类和胁迫类响应顺式作用元件。46个GjWRKY基因在中度(MS)和重度盐胁迫(SS)下具有不同程度的高表达,部分GjWRKY基因产生特异性表达,17个GjWRKY基因表现为上调表达,推测这部分GjWRKY基因可能起正调控作用。【结论】GjWRKY基因在栀子抗盐胁迫中发挥了重要作用。

冬瓜WRKY基因家族鉴定及表达分析

【目的】WRKY转录因子家族在植物生长发育、抵御胁迫等过程起着至关重要的作用。挖掘参与冬瓜(BenincasahispidaCogn.)非生物胁迫的WRKY基因家族成员,探究其生物学功能。【方法】基于冬瓜基因组数据库鉴定冬瓜WRKY成员,利用生物信息学的方法系统分析其WRKY基因家族成员的蛋白理化性质、系统发育、保守基序、顺式作用元件,通过qPCR分析冬瓜WRKY的表达情况。【结果】冬瓜WRKY基因家族有57个成员,氨基酸数目在126~650之间,相对分子质量在13.92~71.68 kD之间;蛋白等电点在4.61~9.69之间。根据系统进化树将该家族分为3个类群,第二类群又分为5个亚组。冬瓜WRKY外显子有2~6个。染色体定位分析发现,有56个基因定位在12条染色体上,1个基因未定位在染色体上。保守基序分析显示,Motif1和Motif3存在于56个基因,且同一类群具有类似的保守基序结构。同时,冬瓜WRKY基因的启动子上均含有应激反应相关元件、激素响应元件。WRKY在冬瓜不同组织和果实发育时期特异表达。RT-PCR结果表明非生物胁迫和激素处理冬瓜可诱导部分WRKY基因的表达。【结论】共鉴定出57个冬瓜WRKY基因,同亚组的成员具有类似的保守基序结构。冬瓜WRKY基因在不同组织中的表达存在差异,其中,BhWRKY2、BhWRKY5、BhWRKY39、BhWRKY11、BhWRKY31、BhWRKY53参与不同的胁迫响应。

山药DoWRKY40基因表达特征分析及互作蛋白筛选

【目的】WRKY作为植物特异型转录因子,参与植物生长发育过程。克隆山药DoWRKY40基因,分析其表达模式,通过酵母双杂交技术筛选与DoWRKY40互作的蛋白,探究WRKY40在山药膨大过程中的调控机制。【方法】以‘大和长芋’山药为材料克隆DoWRKY40基因,并进行生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位,构建山药块茎不同发育时期酵母文库,筛选与DoWRKY40互作蛋白。【结果】DoWRKY40的开放阅读框长为927 bp。DoWRKY40蛋白属于WRKY家族的第II组,含有一个典型的WRKY转录因子保守结构域,定位于细胞核。与几内亚薯蓣亲缘关系较近。DoWRKY40基因在山药块茎生长发育的120 d表达量最高,且在叶、茎和块茎中均有表达,具有组织特异性。山药cDNA文库的库容量为1.484×10^(8);pGBKT7-WRKY40诱饵载体无自激活活性。酵母双杂交法从山药文库中筛选到4类与DoWRKY40相互作用的蛋白,分别参与植物生长发育、细胞周期调节与细胞扩增、信号转导及环境胁迫应答等。【结论】克隆得到DoWRKY40基因,其响应山药的生长发育过程,筛选到的4类互作蛋白表明其在山药细胞膨大及信号转导中起调控作用。

基于全长转录组的蚕豆WRKY基因家族分析及耐盐胁迫相关候选基因挖掘

WRKY基因是植物特有的转录因子基因,能够调控植物的生长发育和胁迫响应。为了鉴定蚕豆WRKY基因家族成员,揭示其进化关系并挖掘与盐胁迫相关的候选WRKY基因,本研究在完成蚕豆全长转录组测序(9个样品)和二代转录组测序(27个样品)的基础上,利用生物信息学方法对WRKY转录因子基因进行鉴定与分析,并通过拟南芥同源基因比对挖掘盐胁迫相关的候选VfWRKY基因。结果表明,蚕豆全长转录组测序共获得53.84 Gb数据量,通过比对和校正最终获得58885条转录本序列信息;基于蚕豆全长转录组共鉴定出113个WRKY家族成员,氨基酸数目为153~737 aa,等电点为4.84~9.87,113个WRKY家族蛋白质全部定位于细胞核中;根据拟南芥WRKY家族系统发育特征,VfWRKY基因家族可分为3组,分别为group 1(38个VfWRKY)、group 2(61个VfWRKY)、group 3(14个VfWRKY);Motif 1和Motif 3是VfWRKY基因家族的特征基序,并对应WRKY保守结构域,在进化过程中较为保守;VfWRKY基因家族主要富集在植物MAPK信号通路、植物与病原菌相互作用和剪接体3个通路中;通过同源比对,在蚕豆中发现14个盐胁迫相关候选WRKY基因,且主要在根中高表达。该研究结果为蚕豆的遗传学研究提供了丰富的参考数据,也为创制耐盐蚕豆新品种提供了基因信息。

PpWRKY4通过影响PpCCD4表达调控桃果实类胡萝卜素积累

【目的】克隆桃PpWRKY4基因,探究其在桃果实类胡萝卜素代谢过程中的调控机制。【方法】以白肉桃中油桃14号果实为材料,分析了其果实中类胡萝卜素含量变化趋势,克隆桃中PpWRKY4基因,对其进行生物信息学和表达分析。通过亚细胞定位、酵母单杂交技术和双荧光素酶试验确定PpWRKY4对PpCCD4的调控机制。【结果】随着中油桃14号果实成熟,PpCCD4基因表达量逐渐升高,类胡萝卜素含量(w,后同)由1.97μg·g^(-1)降至0.68μg·g^(-1)。PpWRKY4基因CDS区共1764 bp,编码587个氨基酸,蛋白分子质量为64.06 ku,等电点为6.00;通过氨基酸序列比对,其包含两个WRKY保守基序,为Ⅰ类WRKY蛋白。PpWRKY4基因在桃果实发育前期高表达,后期表达量较低,与PpCCD4表达趋势相反。亚细胞定位结果表明PpWRKY4定位在细胞核。酵母单杂交技术和LUC试验表明PpWRKY4通过结合PpCCD4启动子抑制其表达。【结论】PpWRKY4通过负调控PpCCD4表达进而调控桃果实类胡萝卜素降解,研究结果为进一步解析桃果实类胡萝卜素积累分子机制提供理论基础。

马铃薯StWRKY51基因的克隆及在高温胁迫下的表达分析

为研究马铃薯StWRKY51基因在高温胁迫下的响应特性,利用RT-PCR技术从Russet Burbank马铃薯叶片中克隆得到StWRKY51基因,并对其进行了生物信息学分析和高温胁迫下的表达分析。结果表明,马铃薯StWRKY51基因开放阅读框为696 bp,编码231个氨基酸,与潘那利番茄、番茄和辣椒的氨基酸序列相似性高于80%。生物信息学分析表明,StWRKY51属于酸性稳定亲水性蛋白,其二级结构元件中无规则卷曲比例最高达63.64%。结构域分析显示,StWRKY51含有1个典型的WRKY保守结构域,锌指结构为C2H2型,属于第II亚家族。荧光定量PCR结果显示,马铃薯StWRKY51基因在高温处理后被显著诱导表达,表明StWRKY51基因可能在马铃薯抵御高温胁迫中起到一定的调控作用。该结果为进一步探究StWRKY51在马铃薯热胁迫中发挥的功能提供参考。

苦荞FtWRKY28基因克隆及其在低磷与激素诱导下的表达分析

[目的]WRKY转录因子参与植物对低磷胁迫反应的调控。基于前期苦荞在低磷胁迫下的转录组数据,克隆FtWRKY28基因,预测基因及其编码蛋白的序列结构特征,分析基因在各器官中以及在低磷和激素处理下的表达模式、蛋白的亚细胞定位与转录激活活性,为阐明基因的生物学功能奠定基础。[方法]基于苦荞基因组数据库注释设计特异引物,用逆转录PCR从低磷处理的苦荞根RNA样中克隆FtWRKY28的完整编码序列,用生物信息学方法分析基因与蛋白的结构以及同源蛋白的进化关系,用实时荧光定量分析基因的表达模式,用拟南芥原生质体瞬时表达体系分析蛋白的亚细胞定位,用酵母单杂交分析蛋白的转录激活活性。[结果]FtWRKY28的完整编码序列长876bp,编码1个含291个氨基酸、有1个WRKY结构域、锌指结构域为C2H2型的蛋白,归属WRKY家族Ⅱ组。FtWRKY28绝大部分定位于细胞核,具有转录激活活性。FtWRKY28在根中表达水平最高,受低磷、吲哚乙酸、赤霉素3和6-苄氨基嘌呤显著诱导。[结论]FtWRKY28具有转录因子的基本结构与生物化学特征,可能通过生长素、赤霉素、细胞分裂素信号网络的交互作用,调控苦荞在低磷胁迫下的响应过程。

红花CtWRKY7和CtWRKY72基因的克隆及功能分析

根据前期对红花(Carthamus tinctorius Linn.)WRKY基因家族的鉴定结果,利用RT-PCR技术克隆了红花CtWRKY7和CtWRKY72基因,其蛋白质编码序列(CDS)长度分别为600和861 bp,全长序列均含有3个外显子和2个内含子。CtWRKY7和CtWRKY72蛋白分别含有199和286个氨基酸残基,且二者均无跨膜结构和信号肽,定位于细胞核,二级结构主要由无规卷曲组成,三级结构较为松散。多序列比对及系统进化分析结果显示:CtWRKY7与菊花〔Chrysanthemum×morifolium(Ramat.)Hemsl.〕CmWRKY15和莴笋(Lactuca sativa var.angustata Irish ex Bremer)LsWRKY18的亲缘关系最近,均属于Ⅱa类WRKY;CtWRKY72与拟南芥〔Arabidopsis thaliana(Linn.)Heynh.〕AtWRKY70和AtWRKY54的亲缘关系最近,均属于Ⅲ类WRKY。启动子分析结果显示:CtWRKY7和CtWRKY72的启动子均含有多种逆境胁迫应答元件,且CtWRKY7的启动子含有W-box,而CtWRKY72的启动子无W-box。基因表达分析结果显示:CtWRKY7和CtWRKY72在红花的不同组织中均有表达,其中,CtWRKY7在根中表达量最高,CtWRKY72在叶中表达量最高;且二者均在花组织形成过程中表达量逐渐下降,在花开放过程中表达量逐渐上升。此外,CtWRKY7和CtWRKY72均响应多种逆境胁迫和外源激素诱导,但表达模式不同,总体上上调表达,仅CtWRKY7在外源ABA诱导下下调表达。综上所述,CtWRKY7和CtWRKY72可能参与红花花早期发育及衰老过程,CtWRKY7可能存在自我调节或与其他WRKY蛋白存在交叉调节;并且,CtWRKY7和CtWRKY72能响应多种逆境胁迫,但作用机制不同。

疣粒野生稻WRKY基因家族全基因组鉴定和分析

WRKY转录因子是高等植物中成员数量较多的转录因子之一,在植物的生长发育和衰老、非生物和生物胁迫等过程中发挥着重要的作用。疣粒野生稻是栽培稻的近缘野生种,具有耐荫、耐旱和高抗白叶枯病等特性,是改良栽培稻的重要种质资源。本研究利用HMMER、Pfam、SMART、TBtools、NCBI软件和网站,在疣粒野生稻基因组中鉴定了94个编码WRKY转录因子的基因(OgWRKYs),不均一分布在12条染色体上,根据其所含WRKY结构域的数量和锌指结构的特征,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组,II组成员最多(52个),与其他物种相似。除含有保守的WRKYGQK七肽序列外,还鉴定到6种变异类型,其中WRKYGHK、WRRYGQK、WRKYAKK和WRKYSQK是植物中首次报道的新变异类型。根据保守结构域分析,OgWRKY61、OgWRKY71和OgWRKY77a可能与植物抗病相关。KEGG pathway富集分析发现,有14个OgWRKY转录因子富集在植物-病原互作通路,其中10个同时富集在MAPK信号通路中。进一步结合顺式作用元件分析结果,推测OgWRKY30b、OgWRKY53、OgWRKY88、OgWRKY96和OgWRKY111可能在疣粒野生稻响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。qRT-PCR分析结果表明,OgWRKY30b、OgWRKY53、OgWRKY88和OgWRKY111基因的表达均受白叶枯病菌PXO99诱导,而OgWRKY96表达受白叶枯病菌侵染抑制。研究结果对疣粒野生稻中优异OgWRKYs基因资源的挖掘具有重要参考价值。

荔枝LcWRKY47基因的克隆、亚细胞定位、表达及延缓果实褐变的功能初探

荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是亚热带地区重要的经济作物之一,但荔枝采后难贮存、易褐变,是目前保鲜过程中存在的最大问题之一。WRKY家族是植物中常见的一类转录因子,主要调控植物的逆境胁迫响应以及成熟衰老等生理过程。为了探究WRKY对采后荔枝果实成熟衰老的影响,本研究以妃子笑荔枝为试验对象,克隆LcWRKY47基因,长度为1077 bp;LcWRKY47编码的蛋白中含有WRKY保守结构域,二级结构以无规则卷曲为主,占比65.64%,三级结构主要为无规则卷曲和α-螺旋。通过motif分析及多序列比对,发现LcWRKY47蛋白属于第Ⅱ类WRKY转录因子;系统进化分析树表明荔枝LcWRKY47与同为无患子科的龙眼DlWRKY47亲缘关系最近;亚细胞定位试验表明,LcWRKY47蛋白定位在细胞核中;RT-qPCR分析表明,2mmol/L草酸处理后LcWRKY47基因在荔枝果皮和果肉中的表达趋势相同,均先升后降,后期处理组表达量均显著高于对照组,推测草酸处理后该转录因子在荔枝果实成熟衰老过程中起正调控作用。过表达LcWRKY47基因发现,转基因果实中LcWRKY47的表达量显著高于对照果实,且转基因荔枝衰老褐变情况明显优于处理组。综上推测,LcWRKY47转录因子可能在荔枝衰老与褐变过程中起着调节作用。

赤苍藤WRKY基因家族的全基因组鉴定及表达模式分析

【目的】探究赤苍藤WRKY转录因子在不同组织及其生长发育过程中的功能作用,为深入解析赤苍藤生长发育的分子调控机制提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法对赤苍藤WRKY基因家族进行全基因组鉴定,分析赤苍藤WRKY基因家族成员的结构和功能,并通过转录组测序分析WRKYs基因在不同组织的表达模式。【结果】共鉴定66个EsWRKYs基因,在11条染色体中均有分布,亚细胞定位预测有62个EsWRKY蛋白定位在细胞核,系统发育分析将赤苍藤WRKY蛋白家族成员分为三大类(Ⅰ~III),分别有18、44和4个成员,其中Ⅱ类可分为5个亚类(Ⅱa~Ⅱe),分别有3、7、18、8和8个成员,66个EsWRKYs基因的外显子有2~11个,保守基序分析结果显示Motif1和Motif3包含WRKY结构域,Motif1是EsWRKYs蛋白最主要的保守基序,EsWRKYs基因家族成员启动子区有与生长发育、逆境响应、激素响应等相关的19种顺式作用元件。表达模式分析显示EsWRKY14、EsWRKY22、EsWRKY29、EsWRKY30、EsWRKY47和EsWRKY61可能参与赤苍藤茎叶的生长发育过程,多数EsWRKYs基因在种仁发育过程中显著下调,表明这些EsWRKYs基因可能在种仁发育前期发挥主要作用。【结论】66个赤苍藤WRKY基因家族成员的理化性质具有较大差异,均具有WRKY保守结构域,EsWRKYs基因在不同组织中表达模式不同,在生长发育、逆境胁迫及次生代谢过程等方面可能发挥重要作用。

掌叶大黄(RheumpalmatumL.)WRKY基因家族鉴定与分析

【目的】本研究为开展WRKY基因功能验证提供基础,进而为大黄药材品质形成的转录调控机制研究提供科学依据。【方法】基于掌叶大黄(R.palmatum L.)的全长转录组数据,通过生物信息学方法鉴定掌叶大黄WRKY基因家族成员,分析其蛋白理化性质、结构域、系统发育关系、蛋白互作,结合转录组数据进行不同组织和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理的表达谱分析。【结果】掌叶大黄WRKY基因家族包含53个成员,编码蛋白氨基酸数量为192-748,均为亲水性蛋白,预测定位均在细胞核。掌叶大黄WRKY基因家族与拟南芥WRKY基因家族成员进化树可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个亚族,其中Ⅱ亚族WRKY占比最高(58.49%)。转录组数据分析显示掌叶大黄WRKY基因家族成员在掌叶大黄根、根茎和叶中差异表达,其中7个基因在根和根茎中表达量较高,12个基因响应MeJA处理呈差异表达,其中10个被MeJA显著诱导,4个候选基因RpWRKY5/6/9/33的qPCR分析与其转录组结果基本一致。蛋白互作网络显示RpWRKY2/16/20/22/23与查尔酮合酶(chalconesynthase,CHS)发生相互作用。【结论】获得53个掌叶大黄WRKY基因、生物信息、组织及响应MeJA的表达特征,其中5个可能与大黄蒽醌类物质的合成有关。

猕猴桃AcWRKY94基因的克隆及其在盐胁迫下的功能分析

为明确AcWRKY94在盐胁迫下的功能,从红阳猕猴桃中克隆得到WRKY转录因子AcWRKY94,对AcWRKY94进行生物信息学分析,并分析其在盐处理下的表达水平;利用农杆菌介导的转基因方法在本氏烟中过表达AcWRKY94,并分析转基因烟草的耐盐性。结果显示,AcWRKY94基因的开放阅读框长906 bp,编码301个氨基酸。启动子序列分析显示,AcWRKY94可能响应脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯、赤霉素、干旱和厌氧等多种信号。多序列比对和系统进化树分析显示,AcWRKY94与多个物种中的同源序列均包含1个WRKYGQK保守结构域和1个C2HC型锌指结构,属于WRKY GroupⅢ成员,其中猕猴桃AcWRKY94与茶树中CsWRKY70-like蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,猕猴桃根中AcWRKY94的表达量受盐处理显著诱导。盐处理后,与野生型烟草相比,过表达AcWRKY94烟草对盐的抗性显著增强,丙二醛(MDA)和H2O2含量显著降低,脯氨酸(Pro)含量显著升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著升高。上述结果表明,AcWRKY94可受盐胁迫诱导,可能参与猕猴桃抗盐调控。

菊花脑WRKY基因家族鉴定与表达分析

目的使用生物信息学方法鉴定和分析菊花脑WRKY基因家族成员,为后期研究WRKY转录因子调控菊花脑萜烯类物质生物合成提供理论基础。方法利用HMMER、BLAST、Pfam、NCBI等在线工具对菊花脑基因组中的WRKY基因家族成员进行筛选和鉴定;ExPASy、WOLF PSORT等在线工具进行理化性质分析;ClustalW、IQ-Tree、MEME等软件进行系统进化、保守结构域分析;TBtools软件进行染色体定位、串联复制、基因表达模式及可视化分析。结果共鉴定出110个CnaWRKYs,其ORF长度为246-2367 bp,编码蛋白的氨基酸数量为81-788 AA,相对分子质量为9463.98-87062.38 Da,理论等电点为4.63-10.15,93个蛋白预测亚细胞定位于细胞核;系统进化分析将CnaWRKYs蛋白分为3个组,其中Ⅱ组又分为5个亚组;蛋白质结构域丰富,同一组CnaWRKYs蛋白结构域高度保守、保守基序相似;109个菊花脑WRKY基因不均一地分布在9条染色体上,另外有1个分布在Scalfold25上;基因表达热图显示,108个CnaWRKYs基因在整体水平上有表达,WRKY基因家族成员在各个组织中的表达丰度存在明显差异。结论系统分析了菊花脑WRKY基因家族成员,为进一步解析CnaWRKYs基因在菊花脑挥发性芳香化合物萜烯类物质生物合成的作用及其调控机制提供理论依据。

假俭草WRKY家族基因鉴定及其响应干旱胁迫表达分析

WRKY家族是高等植物特有且最大的一类转录因子。本研究利用生物信息学技术,在假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro.))全基因组中鉴定92个WRKY家族基因,命名为EoWRKY1~EoWRKY92,分布在9条染色体上。对其序列特性、基因结构、顺式作用元件等进行分析,并基于假俭草相关转录组数据,分析了EoWRKYs在干旱胁迫下的表达模式,最后基于qRT-PCR解析其在干旱胁迫下的瞬时表达特征。结果表明:根据系统发育特征可将EoWRKYs分为三组,GroupⅠ含有完整的WRKY结构域和锌指基序,Group II~III存在结构域和锌指基序丢失和变异现象。EoWRKYs在干旱胁迫下的转录组分析结果表明:在假俭草叶片和根干旱胁迫不同时期,各基因表达量存在差异。qRT-PCR结果表明:干旱处理不同时间后,EoWRKY77,EoWRKY28,EoWRKY30和EoWRKY2在胁迫下表达量显著升高,具有正向调控作用;EoWRKY33,EoWRKY62,EoWRKY9和EoWRKY60表达量下降,这8个基因在干旱胁迫下表达量显著变化,与转录组数据一致。本研究为假俭草WRKY转录因子的进一步功能研究奠定了基础。

茭白WRKY基因家族鉴定及菰黑粉菌侵染下的表达分析

WRKY基因家族是植物最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及逆境胁迫响应过程中起重要调控作用。基于茭白基因组数据库,鉴定WRKY基因家族并对其进行生物信息学分析,同时研究菰黑粉菌侵染下ZlWRKYs的表达模式。结果表明,茭白基因组中共鉴定出120个ZlWRKY家族基因,命名为ZlWRKY1~ZlWRKY120,分布在17条染色体上。ZlWRKYs可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类,其中Ⅰ类有17个ZlWRKYs,Ⅱ类有72个ZlWRKYs,Ⅲ类有31个ZlWRKYs。茭白ZlWRKYs成员在进化上存在基因片段复制;启动子顺式作用元件分析表明,ZlWRKYs包含多个与激素、逆境胁迫响应和生长发育相关的元件。菰黑粉菌侵染3 h,大部分ZlWRKYs基因呈现上调表达,其中ZlWRKY33相对表达量最高。本研究为深入探讨茭白ZlWRKYs基因功能以及解析雄茭响应菰黑粉菌侵染的分子机制提供理论基础。