番木瓜WRKY转录因子家族基因鉴定及其响应短孢炭疽菌侵染的表达分析

【目的】在全基因组水平鉴定番木瓜(Carica papaya L.) WRKY（CpWRKY）转录因子家族基因，并对其在短孢炭疽菌侵染下的表达量进行分析，为CpWRKYs 家族的功能研究和利用奠定基础。【方法】采用生物信息学方法，鉴定和筛选CpWRKYs转录因子家族基因成员，并对其进行系统进化分析、基因结构分析、蛋白保守基序预测和启动子顺式作用元件分析；同时以番木瓜炭疽病耐性品种和敏感性品种为材料，利用短孢炭疽菌侵染采后果实，于0，24，48 h 取样，对其转录组学数据进行分析，筛选2个品种中差异表达的CpWRKY基因，并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)试验对筛选结果进行验证。【结果】经系统分析从番木瓜中共鉴定出48个CpWRKYs成员，分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 3类；其中第Ⅱ类成员最多，可分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe 5个亚类。CpWRKYs家族成员的氨基酸残基数目为97~747 个，等电点为4.83~9.71，为亲水性蛋白，大部分CpWRKYs的结构域高度保守，但有个别蛋白保守域缺失。在 CpWRKYs家族中共预测到10个保守基序，其中包括含有WRKY七肽结构域的基序1、含锌指结构的基序2和同时含有七肽序列和锌指结构的基序3，其中基序3为大多数I类CpWRKY转录因子N端WRKY结构域所特有。CpWRKYs含有1~6个外显子，同一家族或亚家族成员在基因结构上表现出一定的相似性，同时在CpWRKYs启动子中检测到大量与生物胁迫和非生物胁迫相关的元件。对短孢炭疽菌侵染番木瓜的转录组数据进行分析，在番木瓜耐性品种中筛选出了特异表达的CpWRKY22、CpWRKY11、CpWRKY2、CpWRKY33和CpWRKY25，RT-qPCR检测结果显示，这些基因在耐性品种中特异上调表达，在敏感性品种中的表达量无明显变化。【结论】番木瓜WRKY家族共包括48个成员，该家族基因结构和蛋白基序具有组间差异性和组内保守性。CpWRKYs家族成员强烈响应炭疽菌侵染，其中CpWRKY22、CpWRKY11、CpWRKY2、CpWRKY33和CpWRKY25是有潜力的抗炭疽病候选基因。