甜菜WRKY转录因子全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

• 作者: 于坤 但乃震 傅小鹏 包满珠 孔维龙 杨绍宗 黄向荣
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 甜菜 WRKY转录因子 生物信息学 胁迫 表达分析
• 年，卷（期）: 2017,（17）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 3259-3273
• 页数: 15页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.17.002

摘要

[目的]WRKY转录因子是一类植物响应生物、非生物胁迫,对生长发育都起重要调控作用的转录因子.在甜菜全基因组信息分析的基础上,鉴定WRKY家族基因(BvWRKYs),解析其组织特异性及盐、热胁迫下的表达情况,为该类基因的功能研究提供参考,为观赏甜菜和石竹目其他观赏植物的基因工程打下基础.[方法]以75条拟南芥WRKY蛋白为参考,根据WRKY保守蛋白序列(PF03106)利用hmm和BLAST同源性搜索对甜菜WRKY家族基因进行鉴定.利用MapInspect、GSDS2.0、MEGA5.0、DNAMAN5.0、WebLogo 3、MEME生物信息学工具对甜菜WRKY家族基因染色体定位、系统发生关系、基因结构、蛋白质保守结构域、保守元件进行预测和分析.利用RNA-seq和qRT-PCR分析甜菜WRKY组织表达特异性,盐胁迫、热胁迫条件下WRKY表达情况.[结果]甜菜WRKY家族基因包含40个成员,其中39条不均匀地分布在9条染色体上,另外1条定位到随机片段上.根据WRKY保守域特征并与拟南芥WRKY蛋白进化分析,可将40个成员分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3类,Ⅰ类有9个成员,Ⅱ类有26个成员,Ⅲ类有5个成员.根据进化关系Ⅱ类可进一步分为Ⅱa(1个)、Ⅱb(4个)、Ⅱc(9个)、Ⅱd(5个)和Ⅱe(7个)5个亚类.基因结构分析发现,甜菜WRKY外显子和内含子数目具有高变异性(2—7个外显子),即使同一亚类内也都差异较大.保守元件分析显示同一类或亚类内成员具有相同的保守元件.WRKY保守域分析发现2个WRKY七肽域变型:WRKYGKK和WRKYGEK.每个WRKY至少在2个组织中表达,30个WRKY在叶中表达,40个WRKY在花序中均有表达,36个WRKY在幼叶中有表达,38个WRKY在直根中有表达,39个WRKY在幼苗中有表达,36个WRKY在种子中有表达.各WRKY表达量差异较大,可分为低表达、高表达基因两类,如BvWRKY23、BvWRKY3、BvWRKY11、BvWRKY7、BvWRKY6、BvWRKY26、BvWRKY4、BvWRKY40、BvWRKY24、BvWRKY2和BvWRKY28在各组织中均有较高表达,而BvWRKY38、BvWRKY13、BvWRKY36、BvWRKY35、BvWRKY5和BvWRKY34在各组织中均表达较低.热胁迫条件下BvWRKY16、BvWRKY21、BvWRKY20、BvWRKY22、BvWRKY32、BvWRKY33和BvWRKY34上调表达;盐胁迫条件下BvWRKY1、BvWRKY6、BvWRKY19、BvWRKY31和BvWRKY33呈现不同程度上调表达;BvWRKY33对热、盐2种胁迫均有明显响应.[结论]甜菜WRKY蛋白结构高度保守,基因序列长度和内含子数量变化很大,在不同组织中呈现出多种表达模式,部分WRKY响应热或盐胁迫,对甜菜逆境生理调控起重要作用.