拟南芥 WRKY 基因家族应答非生物胁迫基因的鉴定1）

WRKY转录因子家族是植物特有的一类转录因子家族,在植物生长发育和应答各种胁迫反应过程中起重要作用。为筛选和鉴定植物抗逆关键基因,以拟南芥（ Arabidopsis thaliana） WRKY家族基因为研究对象,从数据库中搜索到72个拟南芥WRKY基因,通过生物信息学分析,根据其结构特点,可将其分为3大类：GroupI、GroupII和GroupIII。其中,GroupII又可分为5个亚类：IIa、IIb、IIc、IId和IIe。用实时定量RT－PCR筛选出30个应答盐胁迫的基因,其中上调表达的23个,下调表达的7个。     

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。     

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58 885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...     

转录因子AtWRKY28在拟南芥与甘蓝链格孢菌(Alternaria brassicicola)亲和性互作中的功能分析

WRKY是植物特有的一类转录因子,是一个超级大家族,与植物多种逆境胁迫应答密切相关,在植物防御病原菌的侵染中发挥十分重要的作用。拟南芥转录因子WRKY28属于WRKY家族的成员,包括一个WRKYGQK核心序列和一个Cys2His2锌指型结构。为了鉴定拟南芥WRKY28的功能,构建了反义抑制表达株系和转基因过表达株系并进行抗病性鉴定。研究表明,反义抑制表达株系降低了对腐生型真菌甘蓝链格孢菌(Alternaria brassicicola)的抗性,而转基因过表达株系提高了对甘蓝链格孢菌的抗性。由此可见,转录因子WRKY28参与了拟南芥对甘蓝链格孢菌的免疫应答,是其抗病反应中的一个正调控因子。     

植物非生物胁迫应答相关转录因子研究进展

非生物逆境胁迫严重危害农作物的生产,并且转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫方面起重要作用,而利用基因工程手段过量表达植物中与抗逆相关的转录因子,可提高下游多个植物抗逆基因的表达,从而提高植物的抗逆能力,因而转录因子受到广泛的关注,由此综述乙烯应答元件结合因子(AP2/EREBP)、MYB、WRKY、碱性亮氨酸拉链家族(bZIP)和HSFs五种植物应答非生物胁迫相关转录因子的结构特点、功能,以及它们在植物应答非生物胁迫方面的研究成果。     

花花柴抗逆相关转录因子WRKY的鉴定及分析

WRKY转录因子作为参与生物或非生物胁迫应答的重要基因家族,在植物逆境胁迫的响应过程中起着重要作用。花花柴作为沙漠植物,具有极强的广谱抗逆性,发掘并应用花花柴的抗逆基因资源对研究植物逆境生物学及抗逆性分子育种具有重要意义。本研究通过对沙漠植物花花柴的转录组学分析,筛选出与高温胁迫相关的15个差异表达的WRKY基因。并将这15个基因与拟南芥、水稻的WRKY基因构建系统发育树,通过对同亚族同源性较高的基因功能及其顺式作用元件的功能预测,推测花花柴WRKY基因可能参与了极端温度、干旱、高盐、病原菌等逆境胁迫响应,并对与高温胁迫响应相关的2个花花柴WRKY基因进行表达模式分析。该结果将为荒漠植物及其基因资源的发掘利用提供一定的参考价值。     

拟南芥中WRKY家族基因功能的研究进展

在植物体中转录因子通过与顺式作用元件相结合对功能基因进行转录调控,完成复杂的生命活动。文中综述了WRKY转录因子的特点及分类,以及拟南芥对环境胁迫进行应答过程中WRKY转录因子发挥功能的机制,为WRKY家族基因功能的进一步开发利用提供依据。     

南方型紫花苜蓿根系盐胁迫应答转录因子鉴定与分析

转录因子可以调节众多下游基因的表达,在植物抗逆境中起重要的调节作用。为了解析转录因子在南方型紫花苜蓿适应盐胁迫环境的分子机制,以南方型紫花苜蓿Medicago sativa Millennium为材料,以正常培养（WT_ck1）和氯化钠（盐）胁迫（WT_N1）条件下的2个样品根系进行转录组分析,鉴定紫花苜蓿根系盐胁迫应答转录因子基因。同时,随机挑选4个转录因子差异表达基因进行实时荧光定量qRT-PCR（3次重复）,验证转录组测序技术（RNA-Seq）结果的可靠性。结果表明:紫花苜蓿根系在250 mmolL－1氯化钠 胁迫下72 h,共检测到31 907个基因表达量发生了改变,表达量差异达到2倍以上的基因共2 758 个。其中,隶属于38个转录因子家族199个转录因子在盐胁迫下差异表达,上调表达104个,下调表达95个。在各转录因子家族中,盐胁迫应答基因数量最多的是MYB基因家族,其后分别是AP2-EREBP,bHLH,WRKY,NAC和GRAS基因家族,这暗示了紫花苜蓿根系对盐胁迫响应可能是多种转录因子家族共同参与的应答过程。 qRT-PCR分析表明:4个随机选择的基因在胁迫前后的表达特点与表达谱测序结果一致。此外,MsERF-2b,MsbHLH,MsbZIP,MsGRAS,MsNAC,MsMGT-3a和MsWRKY等转录因子被选为与盐胁迫应答相关的候选转录因子。该研究结果为阐明植物对盐胁迫的应答机制提供了新的线索。图3表3参36     

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。     

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。     

辣木转录因子家族初步鉴定与分析

转录因子在转录水平上激活或抑制基因的表达,在植物生长发育、维持正常生理活动和响应内外部刺激等方面具有重要作用。随着辣木基因组组装的完成,本研究通过生物信息学的方法,对辣木中转录因子家族进行鉴定与初步分析,结果共筛选到1 502个转录因子,分属86个家族。同时以拟南芥为参照,鉴定了43个受正选择作用的转录因子,这些正选择基因涉及植物生长发育的各个时期,与植物抗病、环境胁迫密切相关。对辣木HSF蛋白研究表明大部分蛋白的Hsf结构域相对保守,与拟南芥HSF家族蛋白构建系统发育树,发现辣木Hsf基因的分类与进化在一定程度上具有相关性。研究结果将为辣木的生长发育及环境胁迫应答机制提供分子基础。     

大豆防御应答相关WRKY转录因子的克隆与表达分析

WRKY转录因子与植物的生物和非生物胁迫应答密切相关.通过RT-PCR方法获得了与拟南芥转录因子WRKY14的相似性高达92%的大豆WRKY转录因子GmWRKY的cDNA序列,并利用半定量RT-PCR分析了GmWRKY在大豆不同组织中及不同非生物胁迫下的表达情况.结果表明:GmWRKY在大豆根、茎、叶中均有表达.在铝、低磷、盐等胁迫下,GmWRKY表达均有不同程度的增加,说明非生物胁迫下GmWRKY在大豆抗逆中可能发挥重要作用.     

耧斗菜WRKY转录因子家族生物信息学分析及抗盐基因筛选

为挖掘耧斗菜属植物WRKY的抗盐基因奠定理论基础,通过转录组数据分析,鉴定WRKY转录因子,并对家族成员进行生物信息学分析。结合表达模式对其功能进行分析,结果表明：从欧耧斗菜中鉴定出35个WRKY转录因子,根据WRKY七肽的数量和锌指结构特点可分为3亚族,每组成员分别有8、24、3个;其编码蛋白质氨基酸数为173～797个,分子量为19 902.13～87 973.25,均为亲水性蛋白,其中有1个稳定蛋白;亚细胞定位结果均在细胞核中。结合系统进化树,从14个差异显著表达的AvWRKY基因中,筛选出与已知抗盐的WRKY基因亲缘关系近的4个基因(AvWRKY3、AvWRKY7、AvWRKY16、AvWRKY34),作为在耧斗菜响应盐胁迫中发挥重要作用的候选基因。     

毛果杨WRKY基因家族鉴定与表达分析

WRKY转录因子是植物中最大的转录调控家族之一,是调控植物许多生物过程信号网络的组成部分,具有多种生物学功能.该研究根据已公布的拟南芥基因组中当前确定的WRKY基因家族成员,利用其序列进行结构域的分析,从而确定WRKY基因家族的基本特征,并以此为基础,从毛果杨序列库中筛选出WRKY基因家族的成员.再利用MEGA5软件、在线工具ExpasyProtparma、BioEdit等进行理化性质分析、motif结构对比、进化树构建、基因表达分析等.结果表明:毛果杨WRKY基因家族20个成员编码序列长为189～624bp,有多个染色体定位重复分布于第1、5、14号染色体上.WRKY蛋白均定位于细胞外,亲水性较差,具有较高的脂溶性和不稳定性.20个WRKY基因均在毛果杨中表达,但有明显的差异.     

植物抗逆相关ERF转录因子研究综述

植物在它的生命周期中要经历各种逆境胁迫。植物许多胁迫相关基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控。ERF转录因子家族参与植物的生物胁迫和非生物胁迫的应答,是同植物抗逆应答密切相关的一类转录因子大家族。它们通过识别不同的顺式元件,调节多种功能基因的表达,调节植物抗性应答。综述简要介绍ERF转录因子及其相关顺式作用元件。阐述植物ERF转录因子家族在植物抗逆应答中的功能。     

普通小麦转录因子基因TaWRKY35的克隆及功能分析

【目的】非生物逆境是制约小麦生产的主要因素。WRKY转录因子是植物特有的转录因子家族,参与对多种非生物逆境胁迫的应答。普通小麦基因组中至少含有200个WRKY,目前仅对少数成员的功能进行了鉴定。通过克隆小麦WRKY转录因子TaWRKY35并揭示其功能,为改良小麦的抗逆性提供基因资源。【方法】利用小麦全长cDNA数据信息,从强抗旱小麦品种旱选10号中克隆逆境胁迫应答转录因子基因TaWRKY35;采用实时定量PCR技术,分析目标基因在不同发育时期、不同组织器官中的表达水平,以及在PEG-6000、NaCl、ABA和低温等逆境胁迫下的表达模式;构建目标基因与GFP融合的表达载体,转化小麦原生质体,以确定目标蛋白在细胞中的作用位置;构建TaWRKY35过表达载体,通过农杆菌介导的方法转化拟南芥,揭示目标基因的功能。【结果】TaWRKY35的开放阅读框全长1 134 bp,编码377个氨基酸的蛋白。TaWRKY35的N端有一个典型的WRKY结构域,C端有一个C₂HC型的锌指结构域,属于WRKY家族第Ⅲ亚家族。测序发现TaWRKY35编码区序列非常保守,在32份多态性较高的六倍体小麦材料中未检测到DNA多态性。TaWRKY35在小麦的不同发育时期、不同组织中均有表达,其中在幼苗根基部表达量最高,约为苗期叶片中表达量的26倍;其次为幼芽根基,约为苗期叶片中表达量的21倍;接下来依次为孕穗期茎节、孕穗期穗、芽期根、孕穗期根、苗期根、胚芽、孕穗期叶片,而在幼苗叶片中表达水平最低;同时在ABA、NaCl、PEG和低温胁迫条件下,小麦幼苗TaWRKY35的表达量均显著上升,表明TaWRKY35参与对4种逆境胁迫的应答,但在不同胁迫条件下表达模式差异显著,其中对盐胁迫最敏感。亚细胞定位发现,TaWRKY35特异定位在细胞核上,是典型的核定位蛋白。在高盐胁迫条件下,TaWRKY35过表达转基因拟南芥子叶白化率显著低于对照,TaWRKY35过表达转基因拟南芥的细胞膜稳定性和幼苗存活率均显著高于野生型对照,表明TaWRKY35能增强植物的耐盐性。【结论】TaWRKY35编码蛋白含有WRKY和C₂HC结构域,为WRKY家族第Ⅲ亚家族成员。TaWRKY35在小麦发育的不同时期、不同组织中均有表达,且受ABA、PEG、NaCl及低温等逆境胁迫诱导。过表达TaWRKY35能显著提高转基因拟南芥的耐盐性。     

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。     

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。     

海岛棉GbWRKY53基因的克隆与表达分析

黄萎病被称为棉花的"癌症",挖掘和鉴定抗病相关基因是棉花抗黄萎病分子育种的基础。WRKY转录因子在植物对生物和非生物胁迫应答过程中起重要调控作用。从高抗黄萎病品种海岛棉Pima90-53中克隆了WRKY转录因子Gb WRKY53,其开放阅读框(open reading frame,ORF)为999 bp,编码332个氨基酸,含有1个WRKY结构域及HXC型锌指结构,属于WRKY转录因子家族的第Ⅲ组。基因结构分析表明,Gb WRKY53基因有3个外显子和2个内含子。系统进化分析表明,Gb WRKY53与雷蒙德氏棉(Gossypiumr aimindii)Gr WRKY53的亲缘关系最近。当黄萎病菌诱导后,Gb WRKY53基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,处理后12 h其表达量达到最大;水杨酸(SA)诱导后,Gb WRKY53表达量在8 h明显增加,且一直持续增高到24 h;而茉莉酸甲酯(MeJA)诱导后,Gb WRKY53表达量在12 h达到最高值随后下降,且其表达水平明显低于同时间水杨酸诱导后的表达量。1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)诱导后,Gb WRKY53基因表达量仅微量上调。由此推断,Gb WRKY53基因可能参与了复杂的植物信号途径并在棉花抗黄萎病菌胁迫应答中起重要作用。     

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.