大白菜WRKY转录因子的全基因组鉴定与分析

WRKY转录因子是一类重要的调控分子,在高等植物中以基因家族的形式存在。试验以大白菜基因组数据为材料,利用生物信息学手段对WRKY转录因子进行了全基因组鉴定与分析。结果表明,大白菜至少有134个WRKY转录因子,蛋白序列长度为143～1 082;基因组DNA全长880～9 099 bp,具1～15个内含子。染色体定位结果表明,10条染色体上均有WRKY转录因子基因的分布,A3染色体上最多（26）,A10染色体分布最少（4）。大白菜WRKY转录因子可分为3大类,Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类的数量分别为27,83和24,它们处于进化树的不同分支。除保守的WRKYGQK和常见变异序列WRKYGKK外,新发现WRKDGQK,WRKNGQK和WMKYGQK等3种WRKY结构域类型。     

桑树WRKY转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

[目的]明确桑树基因组中WRKY转录因子家族结构及其功能特征,为进一步揭示WRKY转录因子家族生物学功能提供科学依据.[方法]利用生物信息学方法对桑树WRKY转录因子的数目、类型、结构、系统进化关系、保守结构域和密码子使用偏性等进行全面分析.[结果]基于桑树全基因组蛋白数据库,共鉴定出55个桑树WRKY转录因子家族基因,占桑树基因总数(29261)的1.88%.桑树WRKY转录因子存在6种内含子数量类型及15种内含子相位类型,其中27个基因含有2个内含子,25个基因的相位类型为2-2型.保守结构域系统进化分析结果显示,桑树WRKY转录因子家族蛋白主要分为三大类(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ),Ⅰ类可分为ⅠN和ⅠC两个亚组,Ⅱ类根据聚类情况又可分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe等5个亚组.桑树WRKY转录因子蛋白保守结构域分析发现有五类Motif的保守性较强,桑树WRKY转录因子蛋白中均包含C端Motif l,Ⅰ类蛋白同时含有N端Motif 3.桑树WRKY转录因子家族基因启动子区富含PBF(C2H2锌指因子)和AHL(拟南芥hook因子)元件.密码子使用偏性分析结果显示,桑树WRKY转录因子家族基因的有效密码子数(ENC)介于48.00~60.00,密码子第3位GC含量(GC3s)介于0.330~0.722,平均亲水性值(Gravy)均为负值;同义密码子相对使用度(RSCU)>1.000的密码子有29个,且以A(6个)或T(11个)结尾较G(4个)或C(8个)结尾的略多.[结论]桑树WRKY转录因子家族包含55个成员,内含子相位类型一致的同组成员可能来源于同一祖先基因,且与基因复制和基因组重排有关;蛋白序列高度保守,在植物抵御环境胁迫过程中发挥作用;基因密码子使用偏性较弱,主要受碱基突变选择压力影响.     

甘薯全基因组WRKY转录因子的基因鉴定与逆境胁迫表达分析

【目的】对甘薯(Ipomoea batatas)全基因组WRKY转录因子进行基因鉴定与逆境胁迫表达分析,为甘薯WRKY基因的应用提供参考。【方法】在甘薯全基因组序列的基础上,应用生物信息学方法对WRKY基因进行挖掘,分析基因潜在复制关系、保守结构域、亚家族系统进化树、保守基序和抗逆表达模式,并对甘薯SPF1基因与IbWRKY基因进行了比较和分析。【结果】甘薯全基因组上共有82个WRKY基因,可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3个类型,其中类型Ⅰ和类型Ⅲ的成员数量分别为18和5,类型Ⅱ可进一步分为Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅱ-e 5个亚类,其成员数量分别为4,14,20,8和13。甘薯WRKY基因不均匀分布于15条染色体上,其中25对基因存在潜在复制关系。保守结构域分析发现,大部分WRKY的结构域高度保守,但个别基因存在保守结构域缺失现象。拟南芥与甘薯的WRKY转录因子在系统进化树上呈现按物种少量聚集的现象。在甘薯WRKY转录因子家族中共发现10个保守基序,包括含有WRKY七肽结构域的基序1和基序7、含有锌指结构域的基序2和基序3,其中基序3为Ⅰ类型WRKY转录因子N端WRKY结构域所特有。对逆境胁迫下的甘薯转录组数据进行分析发现,甘薯苗期在蔓割病菌(Fusarium oxysporum f. sp.batatas)侵染后共有19个WRKY基因差异表达,甘薯块根贮藏期在低温胁迫下有34个WRKY基因差异表达。蛋白序列比较和分析结果表明,甘薯SPF1的氨基酸序列与IbWRKY32的氨基酸序列一致度最高,为85.4%。【结论】甘薯全基因组中鉴定得到82个WRKY基因,其结构域较为保守,在蔓割病胁迫与低温胁迫条件下均存在差异表达。     

葡萄bHLH转录因子家族全基因组分析

通过生物信息学的方法,鉴定得到110个葡萄的bHLH基因,分别命名为VvbHLH001^VvbHLH110。葡萄bHLH基因可以分为24个亚家族,以非随机的方式分布在19条染色体上,其中有10组基因发生了串联复制。基因芯片表达分析显示葡萄bHLH基因具有器官特异性表达,如亚家族Ib(2)在根中特异表达,可能与根活力有关;VvbHLH003和VvbHLH16基因在花蕊及花序中特异表达,推测与花器官发育有关。研究结果可为进一步开展bHLH家族的基因功能和分子进化机制的研究提供基础。     

植物WRKY转录因子研究进展

转录因子在植物的生长发育及其对外界环境的反应中起着重要的调控作用。典型的转录因子含有DNA结合域,转录调控域,寡聚化位点和核定位信号,转录因子通过这些结构域与相应的顺式元件相互作用调控基因的表达。WRKY转录因子是植物中特有的N-端含有WRKYGQK高度保守氨基酸序列的一种转录调控因子,它能够与(T)(T)TGAC(C/T)序列(W-box)发生特异性结合,从而调节启动子中含W-box元件的调节基因和/或功能基因的表达,参与植物的各种生理生化反应。文章主要论述近年来植物WRKY转录因子的相关研究进展。     

番茄WRKY转录因子比较鉴定及细菌胁迫响应

【目的】深入了解番茄WRKY转录因子的组学特征及其生物胁迫响应。【方法】基于最新公共数据,利用生物信息学和比较基因组学方法对番茄WRKY进行系统鉴定,结合抗、感2个番茄自交系在青枯菌侵染前后的RNA-seq数据,挖掘青枯病抗性相关WRKY。【结果】85个番茄WRKY转录因子被鉴定,可分为Ⅰ、Ⅱa+b、Ⅱc、Ⅱd+e和Ⅲ等类别,Ⅱe基因最多。其中,9个基因七肽基序发生了单一氨基酸变异,WRKYGKK为优势突变型。这些WRKY主要分布在5号染色体,且具有端部和成簇分布现象,尤其是Ⅱe亚类。45.88%的番茄WRKY具有共线性。58.82%的番茄WRKY（主要是Ⅰ和Ⅱc类）与拟南芥和辣椒WRKY形成73对直系同源基因,其选择压力（Ka/Ks）均小于1。16个番茄WRKY（主要是Ⅱa+b和Ⅱc类）对几种生物胁迫反应强烈,且主要在根中表达。12个差异表达WRKY（主要是Ⅲ和Ⅱb类）被鉴定,其中Solyc03g095770.3(Ⅲ)与Solyc09g014990.4(Ⅰ)互作在番茄青枯病响应中发挥重要作用。【结论】综合鉴定了番茄WRKY转录因子,筛选到12个青枯病响应基因。     

水稻WRKY转录因子OsWRKY71的cDNA分离和表达分析

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,对植物的生长发育具有重要调控作用。利用SMART\|RACE\|PCR技术分离获得水稻WRKY转录因子基因（OsWRKY71）的全长cDNA序列,并进行了相关的生物信息学分析。分离到的水稻WRKY转录因子cDNA全长为1 245 bp（GenBank登录号KJ137000）,开放阅读框1 047 bp,编码348个氨基酸,分子量为3828 kDa,OsWRKY71具有WRKY转录因子家族典型的保守结构域,属于第Ⅱ组WRKY蛋白家族。系统进化分析表明,OsWRKY71氨基酸序列与禾本科作物小麦的亲缘关系最近,其中与小麦序列相似性为69%,和大麦的序列相似性为68%。荧光定量PCR检测表明,OsWRKY71在孕穗期剑叶中表达丰度最高,根中最低,具有表达的空间差异性。抗病品种‘IR28’在受到稻曲菌诱导的初期,OsWRKY71基因表达呈现先升高后下降趋势,易感品种‘甬优9号’在受到稻曲菌诱导后表达受到抑制。这些结果表明,OsWRKY71的表达对稻曲菌侵染有应答响应,很可能在水稻防御稻曲菌侵染的机制中发挥作用。     

WRKY转录因子的研究概况

对WRKY转录因子的结构、功能、进化,WRKY蛋白的作用机制等进行综述.     

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

【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(Bv WRKYs),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Map Inspect、GSDS2.0、MEGA5.0、DNAMAN5.0、Web Logo 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q RT-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Bv WRKY23、Bv WRKY3、Bv WRKY11、Bv WRKY7、Bv WRKY6、Bv WRKY26、Bv WRKY4、Bv WRKY40、Bv WRKY24、Bv WRKY2和Bv WRKY28在各组织中均有较高表达,而Bv WRKY38、Bv WRKY13、Bv WRKY36、Bv WRKY35、Bv WRKY5和Bv WRKY34在各组织中均表达较低。热胁迫条件下Bv WRKY16、Bv WRKY21、Bv WRKY20、Bv WRKY22、Bv WRKY32、Bv WRKY33和Bv WRKY34上调表达;盐胁迫条件下Bv WRKY1、Bv WRKY6、Bv WRKY19、Bv WRKY31和Bv WRKY33呈现不同程度上调表达;Bv WRKY33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。     

谷子WRKY转录因子基因家族分析

[目的]谷子是抗旱研究的模式植物,谷子基因组测序的完成,为分离鉴定谷子抗旱基因提供了便利,WRKY基因参与植物非生物胁迫应答,在植物抗旱方面也发挥重要作用。为分离鉴定谷子WRKY类抗旱转录因子基因,从而为谷子抗旱机理研究和抗旱育种提供参考。[方法]采用生物信息学方法,对谷子转录因子SiWRKY基因家族进行了分离鉴定和表达分析。[结果]我们发现,谷子基因组中存在103个WRKY基因,分布在谷子的9条染色体上,根据在染色体上的位置命名为SiWRKY1-SiWRKY103。[结论]80%的谷子WRKY基因在干旱胁迫后上调表达,表明其参与谷子抗旱机制,为植物抗旱研究提供了候选基因。     

棉花WRKY转录因子家族成员的鉴定和生物信息学分析

WRKY转录因子家族在植物抵御各种生物、非生物胁迫反应和生长发育调控中扮演着重要角色。利用生物信息学方法鉴定和分析棉花A基因组WRKY转录因子,共鉴定得到109个候选WRKY基因,编码区全长474~3 528 bp,基因分布在棉花13条染色体上。依据WRKY家族基因的保守结构域和系统进化关系,将其划分为3个大组:G1组、G2组和G3组。G1组WRKY基因包括21个成员,其中18个含有两个WRKY域;G2组有73个成员,可进一步分为G2-a、G2-b、G2-c、G2-d和G2-e五个亚类;G3组WRKY基因包括15个成员。同组的WRKY成员保守域的氨基酸构成大体相似,但也存在WRKYGQK多肽和锌指结构的变异,不同组成员的氨基酸保守域组成特异。拟南芥和棉花WRKY基因的系统进化树表明,功能相似的基因聚在一起,暗示和拟南芥抗逆功能基因聚类在一起Ga WRKY可能参与棉花抵御逆境胁迫反应,为进一步发现和挖掘棉花WRKY基因的功能奠定理论基础。     

白羽扇豆WRKY转录因子家族鉴定及生物信息学分析

WRKY转录因子家族在植物生命活动中具有重要作用。利用生物信息学方法分析白羽扇豆基因组数据,对LaWRKY转录因子家族成员进行鉴定及染色体定位,同时分析其蛋白理化性质、系统发育进化关系、保守基序分布、保守结构域位置、基因结构及启动子-顺式作用元件等,并从系统发育进化的同源性、启动子-顺式作用元件等多角度对LaWRKY转录因子功能进行预测。结果表明,在白羽扇豆中共鉴定到106个LaWRKY转录因子家族成员,各成员不均匀地分布在24条染色体上,但18号染色体上无分布;106个成员聚类为3个亚族（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）,各亚族成员的保守基序分布相似,对应的保守结构域、基因结构特征也表现一定的规律性,多角度预测到LaWRKY转录因子与植物激素、环境变化等方面有关联。本研究为深入解析LaWRKY转录因子对白羽扇豆生命活动的调控作用提供理论参考。     

植物抗病WRKY转录因子生物信息学分析

以GenBank上登录的拟南芥(Arabidopsis thaliana)、欧芹(Petroselinum crispum)、辣椒(Capsicum annuum L.)、水稻(Oryza sativa L.)和毛白杨(Populus tomentosa)的22个WRKY家族抗病转录因子为分析对象,采用生物信息学方法对其系统发生树、保守基序和蛋白质三级结构进行分析。结果表明,22个抗病WRKY转录因子分为2个大类群,7个亚类群。两大类群的转录因子都具有基序1和2,系统发育树中第一大类群中的拟南芥AtWRKY4和AtWRKY25,欧芹PcWRKY1和辣椒CaWRKY-a具有相似的蛋白质三级结构,其都具有基序9和基序12,拟南芥AtWRKY33和AtWRKY48具有相似的蛋白质三级结构,都具有基序18;系统发育树中第四亚类群中的辣椒CaWRKY1和毛白杨PtWRKY23,具有相似的蛋白质三级结构。     

木薯25个WRKY家族转录因子在生物胁迫下的表达分析

根据拟南芥和水稻的WRKY基因和木薯基因组序列,利用生物信息学方法预测木薯Me WRKY转录因子家族成员,并对其进行系统进化关系和保守结构域的分析。通过病原菌接种处理,分析不同Me WRKY转录因子的表达差异。结果显示,木薯共编码25个与抗病相关WRKY蛋白,在病原菌胁迫条件下,其中16个Me WRKY基因的表达受到显著影响,表明这些WRKY蛋白可能参与木薯的防御应答反应。     

植物WRKY转录因子家族研究综述

WRKY蛋白是一类植物所特有的转录因子超家族,每个成员都含有一个高度保守WRKY结构域,能够与（T）（T）TGAC（C/T）序列（W盒）发生特异结合,参与多种与植物胁迫应答、生长发育、物质代谢等有关的重要生理过程。     

全基因组范围葡萄热休克转录因子的鉴定与分析

[目的]从全基因组范围鉴定葡萄热休克转录因子基因家族,并对其基因结构、蛋白结构、基因启动子、基因在进化中受到的选择压力以及其编码基因在非生物胁迫下的表达变化进行综合分析,并对葡萄热休克转录因子基因家族的密码子使用偏好性进行研究,分析影响葡萄热休克转录因子基因家族密码子使用偏好性的因素。[方法]利用葡萄基因组数据库相关数据建库结合本地BLAST法鉴定序列,利用多重序列比对,进化树构建等生物信息学方法进行分析。[结果]鉴定了20个葡萄热休克转录因子,并将其分为4个亚组。其中9个热休克转录因子基因在冷胁迫1 h下表达上调,2个在冷胁迫4 h下表达上调。在高温胁迫14 d条件下,7个热休克转录因子基因表达量下调。在高温胁迫42 d条件下,8个热休克转录因子基因表达量下调。此外发现,葡萄热休克转录因子家族各成员基因存在密码子使用偏好性。[结论]该研究为深入研究葡萄热休克转录因子的功能提供了有用的信息。     

水稻WRKY转录因子家族的生物信息学分析

[目的]对水稻WRKY转录因子家族成员进行生物信息学分析,为进一步研究水稻WRKY转录因子的功能提供依据。[方法]从NCBI网站下载水稻全基因组序列,利用CDD、Blast、MEME、MEGA、ProtParam等在线工具或本地软件筛选WRKY家族成员,对所得WRKY家族成员的理化性质、系统进化亲缘关系、保守元件等项目进行生物信息学分析。[结果]共从水稻基因组中鉴定筛选出65个WRKY家族成员,每一个成员中都具有WRKYGQK的保守元件,除此之外还有一个保守锌指结构的元件存在。利用MEGA对所得WRKY家族成员进行聚类发现,65个WRKY家族成员可以分为A、B、C、D、E 5类,其中A、B、C、D 4类的亲缘关系较近,可以聚为一类;而A类相对亲缘关系较远,认为A类成员可能是长期进化过程中被保留下来的较为原始的一类。[结论]该研究较系统地鉴定了水稻WRKY家族,为进一步研究水稻WRKY转录因子功能和互作关系提供参考。     

油菜菌核病相关的WRKY转录因子研究进展

介绍了WRKY转录因子的结构特点,综述了WRKY转录因子在植物防卫反应中的作用以及在油菜菌核病防卫调控机制中的研究,在此基础上,提出了研究WRKY转录因子可能为油菜菌核病防治及抗病育种提供新的思路。     

植物WRKY转录因子家族基因研究进展

转录因子是植物体内广泛存在的一类调节蛋白,能够与靶基因调节结构域结合,调节RNA转录和表达,参与植物生长发育的各个阶段。WRKY基因家族是植物体内一类重要的转录因子,通过结合靶基因启动子中W-box结构域等方式调节植物的应激响应。目前WRKY转录因子在拟南芥、水稻、玉米等多种植物中都有广泛的研究。通过对植物WRKY转录因子的分类、结构特征以及参与的生理响应等方面进行阐述,以期对WRKY基因功能的深入研究及其在农业育种中的应用起到一定的指导作用。     

小麦Dof转录因子家族全基因组鉴定和表达分析

利用生物信息学方法对小麦Dof转录因子家族进行全基因组鉴定,并对其保守结构域、系统进化关系、共线性和表达模式进行分析,以期为小麦Dof转录因子的功能研究奠定基础。结果表明,在小麦基因组水平上共鉴定到86个Dof基因,它们在小麦染色体上不均等分布,A、B、D染色体组中分别含有30、29、27个Dof转录因子;小麦Dof转录因子可被分成A、B、C1、C2、C3、D1、D2七个亚组,其中亚组D1是最大的一个亚组,含有29个Dof转录因子;多序列比对结果显示,所有的Dof转录因子都包含有一个C-X_2-C-X_(21)-CX_2-C保守基序;共线性结果表明,有23个Dof基因组成了29对共线性基因对,暗示Dof基因在进化过程中发生了复制;表达模式分析表明,Dof基因在不同生长发育时期的组织和胁迫条件下均存在差异表达,说明Dof基因广泛参与小麦生长发育,且在响应生物和非生物胁迫中可能发挥重要作用。