谷子WRKY转录因子基因家族分析_邢国芳
(J.SNSEHANXIAGRIC,UNIV.aturalciencedition
)
():自然科学版)学报(016,36128372
34830
谷子WRKY转录因子基因家族分析
2
,张莉1,冯万军1,谢圣杰1,贾亚涛1,苑乂川1,陈小雨1邢国芳1,
()山西农业大学农学院,杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室,山西太谷0山西太谷01.30801;2.30801
[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,摘 要:目的]KYWR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WR从KY类抗旱转录因子基因,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1分布在谷子的9条染色体上,根据03个WRKY基因,在染色体上的位置命名为S结论]表明其SiWRKY1-iWRKY103。[80%的谷子WRKY基因在干旱胁迫后上调表达,参与谷子抗旱机制,为植物抗旱研究提供了候选基因。关键词:谷子;干旱胁迫;基因表达WRKY转录因子;
()中图分类号:S515;Q94 文献标识码:6711512016128379A 文章编号:1800---
DOI:10.13842/j.cnki.issn1671-8151.2016.12.014
AWRnalsisofKYtranscritionenefamilinfoxtailmillet ypgy
1,211111
,X,J,Y,CXinGuofanhanLienWanunieShenieiaYataouanYichuanhen ,F gg,Zggjgj
1
Xiaouy
(.Colleeiculture,hanxiiculturalniversitaiu30801,hina,.Shanxi eaborator1oArSArUT0C2KLo gy,gy yf ggf
RaGIoMCT0Ceneticesourcesnd eneticmrovementinorros,aiu30801,hina)G f ppg
:[]AbstractObectiveWRKYtranscritionfactorisoneofthebiestenefamiliesthatareimortantreulatorsofma -jpgggpg,,,,orlantrocessesincludinrowthdevelomentandresonsestostress.Howeverthereislimitedinformationa- jppggpp ,)outthenumbersstructuresandfunctionsofthoseWRKYtranscritionfactorsinfoxtailmillet(etariatalica(bSiL. p)[],Beauv..MethodsInthisaertheWRKYtranscritionfactorenefamilinfoxtailmilletweresearatedandiP. -ppppgy ,,[]dbioinformaticsandtheexressionwereanalzedbRT-P103WRKYtranentifiedbCR.ResultsInourstud- pyyqyy critionfactorncodineneswereidentifiedinthetalicanome.TheeneswerenamediWRKY1oiseS.ieStS - -pgggg
WRKYafourdifferenttissueswasanalzedutotheirorderonthechromosomes.Theexressionamon103ccordin - pgyg availableRNAseuencindata.TheexressionofinublicliWRKYgnesinresonsetodehdrationwereanaesS -pqggpypy [],,elzSrdrouhtstressitedbRT-PCR.ConclusionInconclusionmostiWRKYgnes(0%)wereueulatedb- >8 yyqgygp ,imortantrolesfordrouhtvermaindicatedthattheseeneslaesistantinmilletandourconclusionwillrovider -pgygpyyp
’asetofcandidatesenesfortheresearchoflantsresonsetodrouhtstress. gppg:,,WR,KewordsFoxtailmilletDrouhtstressKYtranscritionfactorGeneexression gppy
人们在对谷子抗旱机制的相关研究中 近年来,
取得了一定进展。特别是谷子全基因组序列测序的完成,为谷子基因组中的转录因子基因家族的全面生物信息学分析和鉴定提供了良好的契机。通过生物信息学和基因表达的方法筛选出不少响应干旱胁迫的基因。对谷子抗旱的机制做了很多补
充。然而,谷子的抗旱性是一个极其复杂多基因调
1]
。到目前为止,控网络[对该调控网络的了解可能
仅仅是冰山一角,还有许多方面的研究并未开展,例如近年来研究比较多的与抗/耐旱有关的关键基因WRKY转录因子的生物学功能和抗旱机制的
研究。
收稿日期:修回日期:000016990169-3022---
),(),,,作者简介:女汉山西夏县人邢国芳(副教授博士,研究方向:作物功能基因组学9811-
;))山西省高等学校创新基金(基金项目:国家自然科学基金(201514531501323
883
山西农业大学学报(自然科学版)
0162
WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类重要转录因子,因其N-末端含有高度保守的KYGQK氨基酸序列而得名,KY域能特WRWR异地与靶基因启动子W-从而调控box序列结合,
2]
。根据WR靶基因的表达[KY域的数量及锌指
结构的组成,KY蛋白家族可以分为3个亚家WR[3]
。从2族(组)0多年前首次报道WRKY以来,
物学重复。
.2 保守域预测1
基因组数据和c谷子(Sietariatalica)DNA 数据均下载于谷子最新数据库版本Phtozomey
(///。利htozome.netsearch.hhttwww.pypp)p:///)用ShMART(httmart.embleidelber.des-p:g
在线工具分析WRKY蛋白结构域,利用OG2.0绘制94个WRKY家族蛋白的功能结D
构域示意图。
.3 进化树与基因结构分析1
应用MEGA5.0对94个谷子WRKY基因和 2个拟南芥的WRKY转录因子基因进行多序列7
比对分析,将分析结果用邻接法生成系统进化树,ootstra00。B0 p值设置为11.4 染色体定位和基因组复制的预测
通过MaDraw程序绘制出每个基因在染色p体上的位置,并根据其在染色体上的顺序将其命名。串联重复被认为是位于同一条染色体上30kb以内的以基因簇形式存在的染色体重复,采用将lastP对谷子染色体重复片段进行同源搜索,B
最初的评价值E<1e-05的5条序列作为靶标序)作列,采用MCScanv0.8和相似性值(e-5E<1
16,17]
。为共线性关系评价的重要依据[
KY转录因子已被发现在植物的防御应答反应WR
和生长发育过程中起着至关重要的作用。如拟南
[]
水稻的芥中的AtWRKY75与侧根的生长有关4;[]
OsWRKY31也与侧根的形成和延伸有关5。At-
[]
而AWRKY6可以引发衰老的进程6,tWRKY707]
。然而目前对于WR可以负调控衰老反应[KY
转录因子报道最多的是在植物应对外界非生物胁
8,9]
。迄今为止,迫时所发挥的作用[已报道的与非
生物胁迫相关的WRKY转录因子主要有13个。
其中OGsWRKY45、sWRKY20和AtWRKY57在植物应对干旱胁迫过程中发挥重要作用。
谷子具有耐旱性强、水分利用率高、蒸腾系数低等生物学特性,是发掘抗旱基因的优异种质。谷比水稻的子基因组小(谷子单倍体只有470Mb,,所以谷子远远小于玉米、珍珠粟等)30Mb略大,4
被当作黍亚科的模式植物来研究。自从第一个中克IobKY基因SPF1从白薯(moeaatatas)WR p
10]
,许多植物的WR隆出后[KY基因相继被克隆和
[11]
、水稻鉴定,包括拟南芥(Atrabidosishaliana) p[[2]3]11
、、(大豆(玉米OsGmrzaativa)lcine ax) yy
[14]
(二穗短柄草(ZmBdea arachodium is-y)、yp
][51
等2有关谷子tachon)0多种高等植物。然而,y
1.5 电子表达谱分析
来自谷子穗子、茎秆、叶片和根系四种组织的NAseuence数据全部来自于欧洲核酸数据库R q
///(ttebi.ac.ukenaSRX128226(siwww.h- p:p),S,S,caRX128225Z(stem)RX128224(leaf)
())。所有比对上的来自于四种组RX128223rootS
织的Illuminareads序列均采用Bowtie2软件定位
18]
,并采用R到谷子的基因序列上[PKM(readser p)方法进行均一化处理,基于每kilobaseermillion p
采用个SiWRKY基因在特定组织中的RPKM值,软IGR MultiExerimentViewer(MeV4.9.0)T p
件获得了WRKY基因的组织特异表达图。从谷//子数据库Phtozome(htthtozome.www.yp:py
)/中选取谷子WRnetsearch.hKY基因起始密pp
利用植物码子上游200b0 p序列作为启动子区,//顺式作用元件数据库PLACE26.0(httwww.p:/分析基因的顺式作用dna.affrc.o.PLACE)gjp
元件。
t.6 RNA提取和RealimePCR分析1-
对生长3周的谷子幼苗分别采用20%PEG模
数量、结构和功能等还未KY转录因子的种类、WR
见相关报道。因此,我们拟采取生物信息学方法,对对谷子转录因子SiWRKY基因家族进行分析,其在干旱胁迫前后的表达进行分析。
1 材料和方法
1.1 实验材料
)由山西省农业科学院品质谷子种子(晋谷21资源研究所温其汾研究员提供。谷子幼苗在温度/相对湿度6光照周期12℃、5%、6h8h的条件下2
培养。生长5周的幼苗采用20%PEG6000和
(·盐)处理,在0h,NaCl1h,6h,250mmolL-1
将根和叶片分开收集,于12h和24h后分别取样,
液氮中速冻后,置于-8设置3次生0℃冰箱备用,
()3612邢国芳等:谷子WRKY转录因子基因家族分析
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拟干旱处理,分2h、4h、6h、12h和24h后,0h、北京)别取样,利用T提RIzol试剂盒(IANGEN,T采用R取总RfNA,Naseree的DNaseI(RQ1,-
)处理,并采用S祛除DPromeaNA,uerScritIII gpp)和O反转录酶(lio(dT)18(Promeanvitroen)Iggg
按照说明书操作,以S反转录生成cYBRDNA,tGreen染料法进行荧光定量RealimePCR。所采- 用实时荧光定量PCR仪为ABI公司的Prism7000。反应体系包括:aPCR MasterMix2×T q (含荧光染料)0μmolL-1引物各0.5μL、9μL、1 9μL和cDNA模板1μddH2OL。反应条件为
;,,,5℃5min95℃15s56℃20s72℃30s9
,60℃30s35个循环。PCR引物采用GenScritp
//tRealimePCRPrimerDesin在线软件(tth- gp:///)设计获benscrit.comsslinarimerwww.-gpppp
)为内标,引物序得。以谷子Actin基因(i001873S列为AF:5ctin′GCAAACAGGGA GAA--G
和A35GATGA′ctin′GTTGTCGGT--R:-GAG
t
。用2-ΔΔC法计算各基因表3AAGGTCACG′-
达量。
2 结果分析
2.1 谷子SiWRKY基因的克隆
为了得到所有的谷子WRKY基因的潜在序应用B列,以WRKY基因序列作为靶标,LAST软件对谷子全基因组进行了扫描,共鉴定出103个SiWRKY序列。应用在线分析软件SMART(SimleModularArchitectureResearchTool) p
/(//)对每一个候hmart.embleideiber.dehtts-gp:选基因进行了鉴定。其中4个基因(Si032748m;
Si003876m;Si013326m和Si027982m)缺少
另5个基因(SKY基因的保守域,i002957m;WR
仅SSSi015433m;i010832m;i027876m和Si039519m)
有部分C其-末端的锌指结构域而均被排除在外,余的94个转录本根据其在染色体上的位置而被分。S图1)别命名为SSiWRKY-iWRKY94(iWRKY蛋白编码平均大小为358个氨基酸的残基。但其编码氨基酸数目大小仍然存在很大差异,其中最大的S而最小的i028710m预测为191个氨基酸,2 i038955m则仅有94个氨基酸
。S
图1 103个SiWRKY基因在9条谷子染色体上的分布
FeSi.1 Distributionof103iWRKYgnesontoninefoxtailmilletchromosomes g
串联重复基因用红色方框标示。染色体物理距离用Mb来表示 注:
:oteTandemdulicatedenesonaarticularchromosomeareindicatedintheredbox.ChromosomaldistancesN pgpareiveninMb g
2.2 SiWRKY基因在基因组中的分布
根据Phtozomev9.0电子定位结果显示,49 y个谷子SiWRKY基因分别定位于谷子的9条染色,该图谱显示S体上(图1)iWRKY基因在基因组中的分布是非随机的。其中,在5号染色体上分布有1每个遗传距离分布有07个基因,.36个基因;在4号染色体上分布的基因有4个,每个遗传距离分布有0.11个基因。
串联重复是同一条染色体上以基因簇形式存在的3我们发现许多S0kb以内的染色体重复,i-图1中WRKY基因以2~5个基因簇的形式存在(
。最大的以5个串联重复存在的基红色框子所示)
因簇位于第7号染色体上,总共有30个SiWRKY基因被发现存在串联重复现象,表明这种串联重复现象对于谷子WRKY基因家族的扩增具有重要
作用。
084
山西农业大学学报(自然科学版)
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2.3 SiWRKY基因的同源进化分析为了分析谷子WRKY基因与拟南芥中的同源基因的关系,我们采用了多序列比对的方法对谷子中的94个SiWRKY基因和拟南芥的72个At-
2.4 94个SiWRKY蛋白序列保守性分析
WRKY转录因子是由位于N末端带有KYGQK基序的60个高度保守的氨基酸和位WR
[,,9]
。于C末端的C2HC2H2的锌指结构域231-或C为了分析94个谷子SiWRKY基因成员在WRKY基序和锌指结构域的保守和差异,我们采用在线分析软件MEME4.8.0对94个SiWRKY蛋白的
结果发现KY和锌指核心结构域进行了分析,WR
KYGQK结构域在不同的谷子WRKY家族成WR
员间是高度保守的,仅有个别序列差异(WKKY-。而与之相反,锌指结构域GEK和WRKYGKK)
。)在不同的成员之间则存在较大的变异(图3
序列分析发现谷子WRKY基因的氨基酸序每个结构域列保守域中存在15个保守的结构域,包含的氨基酸残基不同,在1其中保1~50个之间;守域1、而其他保守域2和3是每个成员都具有的,。)则在一些成员中缺失,可能与其功能有关(表1.5 SiWRKY基因的组织特异性电子表达谱2
基因的组织特异性表达常常被认为是基因在该组织中具有特定功能的一个标志,由于WRKY基因与植物的抗逆性有关,而谷子又是一个耐旱性较高的作物,因此,我们首先关注了SiWRKY基因在根系中的表达,随后也分析了其在穗子、叶片和茎秆中的表达,采用TIGR MultiExeriment p
)绘制了SViewer软件(eV4.9.0iWRKY基因在M。结果发现,不同组织器官中的表达模式图(图4)0个SiWRKY基因在根系中都有很高的表达。8
很有意思的是没有SiWRKY基因在四种组织中组成型表达。S53iWRKY1和SiWRKY1在叶片 组织中高表达;SiWRKY86和SiWRKY87在茎中高表达;S4,6,3iWRKY4,54,57和67在穗中特异。)表达(图4
WRKY基因进行了同源进化分析,并采用
所GA5.0软件构建了系统进化树。结果显示,ME
有的拟南芥和谷子的WRKY基因可以被聚类为)。其中,3个同源群(rou1,2和3rou1和2GGpp 中的WRKY蛋白具有高度保守的WRKY结构域,在同一分支中存在谷子和拟南芥家族的成员,。与此相反,说明他们可能具有相同的功能(图2)但是,rou3中的成员虽然被分在同一个类群,Gp
在小的分支上仍然存在差异,谷子和谷子的聚为一类,拟南芥和拟南芥的聚在一个分支中,表明rou3中的WRKY基因在单子叶和双子叶植物Gp
间存在很大差异,说明Grou3中的成员在不同的p。)
植物间也可能存在功能差别(图2
图2 拟南芥(AtWRKYs)和谷子(SiWRKYs)
WRKY蛋白的同源进化树
Fi.2 PhloenetictreeofWRKYroteinsfrom ygpg
)afoxtailmillet(SiWRKYsndrabidosisA p
()AtWRKYs.
序列分析采用MEGA5.0软件的ClustalW程序, 注: 进化树采用邻接法构建,蛋白被分为3个类群,不同的颜色),,,,和亚群(代表不同的类群。群(I和IIIIaIIb,IIcIIdIII)在圈外显示IIe
:ToteheseuenceswerealinedbClustalWatN qgy MEGA5andthehloenetictreewasconstructedb pygyneihboroininmethod.Theroteinswereclassifiedinto- gjgp threedistinctclusters.Eachrouwasassinedadifferent gpg color.Thenameofrous(ndⅢ)andsubrou Ⅰ,Ⅱa gpgp,Ⅱe)(,Ⅱb,Ⅱc,Ⅱdwereshownattheoutsideofthe Ⅱacircle
S.6iWRKY家族基因在干旱和盐胁迫下的表达2
前人对WRKY基因在干旱胁迫下的功能已
20,21]
。为了分析S经进行了深入的研究[iWRKY
基因对于干旱胁迫的响应,我们随机选取了10个其中包括GSS1和iWRKY基因,rou1(iWRKYp
,G,2S4)1iWRKYrou2a(SiWRKY8)bp
(),,S4SS4iWRKY1c(iWRKY89)d(iWRKY322,,和S以及G5S1iWRKY0)e(iWRKY3)rou32p(。我们将苗期的谷子材料S2iWRKY7,87和92)经20%PEG处理后,1h、4h、6h、12h和24h0h、后,分别取样,采用qPT-CR检测了上述10个R
()3612邢国芳等:谷子WRKY转录因子基因家族分析
184
图3 不同类群的SiWRKY蛋白的氨基酸基序保守域分析
Fi.3 SchematicdiaramofaminoacidmotifsofSiWRKYroteinsfromdifferentrous gpgpg
黑线代表相关蛋白的长度,不同颜色的框子代表WR选择WRKY蛋白信息在左侧标示,KY蛋白的不同结构域和位置 注:
:WRKYroteinNoteTheselectedWRKYroteinsarelistedontheleft.Theblacksolidlinereresentsthecorresondin ppppg anditslenth.Thedifferentcoloredboxesreresentdifferentmotifsandtheirositionineach WRKYseuence - gppq
基因的表达,结果发现,SiWRKY1和SiWRKY86的表达量在2开始增加,然后0%PEG处理1h后,逐渐减少。而S4、S1iWRKYiWRKY3、Si-WRKY2457、SiWRKY1、SiWRKY0和Si-
活。另外,S5iWRKY0在盐胁迫和干旱胁迫下表。)现出相同的表达模式(图5
3 讨论
WRKY转录因子作为一种重要的植物生长调
控因子,在植物的生长、发育和对逆境胁迫的方面起着重要的调控作用。因此,人们在不同作物中对其开展了深入研究。本文对谷子中的WRKY家族成员进行了生物信息学分析,总共分离鉴定了03个SiWRKY家族成员。并对拟南芥和谷子的1
构建了系统进化树。KY蛋白序列进行了比对,WR
,)。在将其分为3个大的类群(rouIII和IIIGp
占拟南芥rou4个拟南芥基因,III中仅有1Gp KY家族的15%。而有40个谷子WRKY家WR
族成员,占42%。GrouIII中的这种扩增现象可p 能与进化过程中基因的复制有关。再者,这种扩增
WRKY89的表达量在20%PEG处理后持续增加,
在1S82h的表达量达到最高。其中,iWRKY9的。)表达量增加最为明显(图5
为了分析这些基因对于盐胁迫的响应,我们同样采用qPT-CR检测了上述基因在盐胁迫下的R表达,结果发现除S4和S9iWRKYiWRKY2外,其他基因在盐胁迫下的表达水平均低于干旱胁迫下的表达,而S8iWRKY7在盐胁迫后下调表达,
S4在盐胁迫1iWRKY2h后表达量上升了6倍,
在盐胁S1作为干旱胁迫的早期响应基因,iWRKY迫1S82h后上调表达。与之相反,iWRKY9作为干旱胁迫的后期响应基因,在盐胁迫1h后就被激
284
山西农业大学学报(自然科学版)表1 SiWRKY蛋白的保守域分析
Table1 TheconservedmotifsoftheSiWRKYroteins p
0162
保守域No.ConservedmotifMotif1 Motif2 Motif3
Evalue-
最佳匹配氨基酸类型
BestMatchinAminoAcidTes gyp
[][N]PILDDGY[RQ]WRKYGQKx[IV]K[GN]S][PYPRSY[YF]K]C[TSR
[[[SSDDPSM[LVF]V]TYEGEH[TN]xxPIVT]HC] [[[QGCPAV]KT]KQV[QE]RRQ]
氨基酸数目/aa
Nomberof therotein p
292111
SiWRKYs
27.3e178-7593.3e-9.0e523-
allSiWRKYsmembers allSiWRKYsmembers allSiWRKYsmembers
SiWRKY10,11,17,18,32,19,
Motif4 5014.90E-
[[[VR[EQ]PR[FIV]V]T[RKT]S[ED]AV]FQM]VD
15
33,36,50,51,52,54,70,5,8,94,95,101,22,24,27,28,29,45,47,61,66,82,89
[]][[[[[[LIK]IQ]H[QP]L]L]L[QH]Y]DIKSPRF
Motif5
8.20E133-
][][[[[[[SQ]P]TT[NQ]LADSVQH]QH]LH]SA[[[QH]N]LL[NS]D]A[LM]RAL[HN]LALSN[][[[[[CSVM[NK]Q]P]A]A[HA]G]PQH]TSC][[[[[[[Q[RISSY]C]N]N[NG]G]A]RDGH]TA]IS
Motif6
7.90E109-
][[[[[[[N]IQ]E]Q[EP]P]QA]M[GN]DAMK]IRQ[][[[GV]LLPPR[AL]E[VGIS[TA]L]P]VFMF][][][DTMSWC]EE[PT]SVLSNSF
SiWRKY18,32,33,36,70,90, 94,101,61,64,66,82
SiWRKY18,32,33,36,70,94, 101,61,64,66,82
50
SiWRKY73,81,83,84,85,86, 88
50
SiWRKY73,81,83,84,85,86, 88
Motif7 6.50E107-
[]]][[PSSE]DGY[NSWRKYGQKQVKGSAD []SLDG[QH]ITEIVIYKG[AT]HNHP[KR]P[QP]NTRR
[[[[LT]HLFSPR]S[AD]RM]PGAE[SG]SSRSNH]
19
Motif8 91.90E8-25
Motif9 1.20E92-
[][[[[AAGDVG[GA]ITM]R]Q[QPR]R]R]SSKKG][KRRR[ASN[EA]ETSWQR]VILT[ED]A
50
SiWRKY83,84,85,86,88
Motif10 762.30E-
]E[NH]PRSYYKCT[HF]P[NSCP[VT]KKKVE ][[[[HCSK[KR]RKN[RQ]V[KR]K]S]IR]RVVC[]VIP[AV]IS
[[LSPNHAGY[HL]TSTDDGASDFH[YC]G]MT]E[STDG[YT]Y]I
[]][[QG]C[EK]LV[AQSQ[LM]FQ[DNSILF]RQ][[[[F]L[QE]L[GH]DCSSK[AV]IST]EDH]NQ][[[[[A[LV]KV]EST]EL[RS]E]IM]EEEARVGK][][[[NV]R[RQ]L[AE]G]IEHM]L
[][[[[[SP]Y]LV]SV]P[PA]GLSP[AT]ET]PFTIA[LL[DE]SP[VG]F]LL
21
SiWRKY18,33,36,101,61,66, 82
SiWRKY13,14,37,1,71,72,4, 6,92,93,96,99,100,48,63,68
Motif11 3.20E60-20
Motif12 1.10E38-29
SiWRKY83,84,85,86
Motif13 8.20E38-29
SiWRKY2,75,76,79,21,87
Motif14 2.40E31-20
SiWRKY13,14,15,16,38,3, 75,7,79,25,26,42,43,44,48SiWRKY17,18,33,36,70,101, 61,66
Motif15 1.80E27-21
()3612邢国芳等:谷子WRKY转录因子基因家族分析
384
图4 S叶片、根系、茎和穗)的表达iWRKY基因在4种谷子组织中(
,,showintheexressionatternofleafrootstemandsicai.4eataiWRKYgnesinfourtissuesnamelFeS H -mppgppyg
右边颜色梯度表示表达倍数的变化。蓝色-红色表达量升高 注:
:N))oteotethatexressionvaluesmaedtoacolorradientfromlow(bluetohihexression(oraneN pppggpg
现象或多或少的与SiWRKY基因的串联重复有关。我们总共检测到有30个基因为串联重复序。列,并且最大的串联重复基因来自于GrouIIIp 这种串联重复现象在玉米和二穗短柄草中同样存
22]
,表明WRKY基因的连续复制在禾本科作物在[
中可能是一种普遍事件。
对于解析抗旱机制,进行遗传改良具有重要意义。本研究发现,SiWRKY基因与谷子的抗旱性密切相关,大部分家族成员对于干旱胁迫能够快速响应,同样印证了前人在其他作物中的研究结果。例如,超表达O4sWRKY5基因提高
23]
,同样,水稻抗旱耐盐的能力[超表达大豆
[4]
,WRKY基因提高了转基因拟南芥抗旱能力2
前人已经在不同的物种中分析了WRKY
转录因子对于干旱胁迫的响应,但这些作物本身并不是耐旱作物。因此,作为抗旱耐瘠薄的模式植物,发掘谷子自身的WRKY基因资源,
本研究发现与拟南芥AtWRKY57直系同源的
谷子S虽9基因在盐胁迫后差异表达,iWRKY然间接证明了该基因参与谷子对逆境胁迫的响
484
山西农业大学学报(自然科学版)
0162
图5 10个SiWRKY基因在干旱和盐胁迫后的表达
,,,FeSi.5herelativeexressionratioof10iWRKYgnesanalzedwithRTCRat01612and24hofdehdration-P T pyqyg
应,但是要证实其对抗逆境胁迫的能力仍然需要进一步的功能分析数据。
电子表达谱的数据结果进一步暗示谷子
是,超过80%的SiWRKY基因在根中高度表达,其中9个基因在根中特异表达。而根系在抵抗非
25]
。生物胁迫中具有重要功能[
WRKY基因对于干旱胁迫具有重要作用。特别
()3612邢国芳等:谷子WRKY转录因子基因家族分析
584
参 考 文 献
[]:[]1LataC,GutaS,PrasadM.FoxtailmilletamodelcroforeneticandenomicstudiesinbioenerrassesJ.CriticalReviewsinBio- ppgggyg ,t3echnolo2013,33:32843.-gy
[],[],2RushtonPJSomssichIE,RinlerP,etal.WRKYtranscritionfactorsJ.TrendsinPlantScience2010,15:247258. -gp
[],[],206.3Eulem T,RushtonPJRobatzekS,etalTheWRKYsuerfamiloflanttranscritionfactorsJ.TrendsPlantSci2000,5:199- gpypp []4DevaiahBN,KarthikeanAS,RahothamaK G.WRKY75transcritionfactorisamodulatorofhoshateacuisitionandrootdevelo- ygpppqp
[],J.mA1entinrabidosisPlantPhsiolo2007,143:1789801.- ygyp
[],i5ZhanJPenYL,GuoZJ.ConstitutiveexressionofathoennducibleOsWRKY31enhancesdiseaseresistanceandaffectsroot- ggppg [],521.rowthandauxinresonseintransenicricelantsJ.CellResearch2008,18:508- gpgp
[],6RobatzekS,SomssichIE.Anew memberoftheAWRrabidosisKYtranscritionfactorfamilAtWRKY6,isassociatedwithbothse - pyp[],nr1escencenddefenceelatedrocessesJ.ThePlantJournal2001,28:12333.-a-- p
[]7ülkerB,MukhtarM S,SomssichIE.TheWRKY70transcritionfactorofrabidosisnfluencesboththelantsenescenceanddefenseAi ppp[],sinalinathwasJ.Planta2007,226,125137.-ggpy
[]()]:李摇冉,娄永根.植物中逆境反应相关的WR38KY转录因子研究进展[011,3111223231J.生态学报,32-
[]9TriathiP,RabaraRC,RushtonPJ.AsstemsbioloersectiveontheroleofWRKYtranscritionfactorsindrouhtresonsesin pygypppgp [],():25566.lantsJ.Planta2014,23922-p
[],b10IshiuroS,NakamuraK.CharacterizationofacDNAencodinanovelDNAindinroteinSPF1,thatreconizesSP8seuencesin- gggpgq
’[],the5ustreamreionsofenescodinforsoraminandbetamlasefromsweetotatoJ.MolecularandGeneralGenetics1994,a -pgggpyp ():244656371.5-
[],:[]11RiechmannJL,HeardJMartinG,etal.ArabidosistranscritionfactorsenomeidecomarativeanalsisamoneukarotesJ.-w ppgpygy
,():Science2000,2905499105110.22-
[]inriceundervariousoftheWRKYenefamil12RamamoorthR,JianSY,KumarN,etal.Acomrehensivetranscritionalrofilin gygpppgy
,()[]:abioticandhtohormonetreatmentsJ.PlantCellPhsiolo2008,49686579.8 -pyygy
[],,[],():13SchmutzJCannonSB,SchlueterJetal.GenomeseuenceofthealaeoolloidsobeanJ.Nature2010,46372787883.11 -qppypy[],in14WeiKF,ChenJChenYF,etal.MolecularhloeneticandexressionanalsisofthecomleteWRKYtranscritionfactorfamil pygpyppy
[],():maizeJ.DNA Reserch2012,1926534.1-
[]15WenF,ZhuH,LiP,etal.GenomecharacterizationandexressionanalsesofWRKYfamilenesinbrachodiumideevolutionar -wpyygypy
[]():distachonJ.DNA Research,2014,21332793-y
[],[]4inlantenomesJ.Science2008,320:486andcollinearitX,etal.Snten16TanH,BowersJE,Wan88.- pgyyygg
[],17PuranikS,SahuPP,MandalSN,etal.ComrehensiveenomeoftheNACidesurveenomicconstitutionandexressionrofilin -wpgygppg
)[]infoxtailmillet(transcritionfactorfamilSiL.etariatalicaPLoSONE,2013,8:e64594.J. py
[][],r318LanmeadB,SalzberSL.FastaedeadalinmentwithBowtie2J.NatureMethods2012,9:35759.-- gppggg
[],19RushtonPJTorresJT,ParniskeM,etal.InteractionofelicitornducedDNA-indinroteinswithelicitorresonseelementsintheib -gpp
[],5PR1genesJ.TheEMBOJournal1996,15:5690romotersofarsle700.- ppy
[][]iO0AJ.S,YuD.OverexressionofthestressY,Jin20SonnducedsWRKY8imrovesosmoticstresstoleranceinrabidosisChinese- pggpp
,ScienceBulletin2010,54:4671678.4 -
[]agrouIWRKYtranscritionfactorofY N,DanFF,LiuZQ,etal.CaWRKY58,encodin21WannCaasicum nnuum,eativel pgpgggyp
,[]Rs1reulatesresistanceto2013,14:131alstoniaolanacearuminfectionJ.MolecularPlantPatholo44. - ggy
[]andfunctionalcharacter22BenckealatoM,CabreiraC,WiebketrohmB,etal.Genomeideannotationofthesobean WRKYfamilS -M--w-yy
[],aiPizationofenesinvolvedinresonsetohakosorachrhizinfectionJ.BMCPlantBiolo2014,14:236. gpgyppy
[]eiAs23QiuYP,YuD Q.OverxressionofthestressnducedOsWKRY45enhancesdiseaseresistanceanddrouhttoleranceinrabidosi-- pgp
,[]EnvironmentalandExerimentalBotan2009,65:357.4J. -py
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[],MP1abioticstressesJ.lantolecularBiolo2009,69:9105. - gy
[]:[],25GhoshD,XuJ.AbioticstressresonsesinlantrootsaproteomicsersectiveJ.FrontiersinPlantScience2014,5:6. pppp
(编辑:武英耀)