拟南芥WRKY68转录调控因子的表达谱分析

WRKY基因家族是主要存在于植物中的转录因子,拟南芥中至少有74个成员。根据锌指结构特征和WRKY结构域的数目,可以将WRKY转录因子分为三大类。拟南芥WRKY68属于第Ⅱ类WRKY蛋白。通过GUS染色和qRT PCR分析各组织部位的表达情况,发现WRKY68在根中的表达量是最高的,其次是幼嫩的叶片和老的荚果中。各种处理条件下的表达水平显示,IAA和高温处理后,WRKY68的表达明显上调,PstDC3000、JA、SA、NAA轻微诱导WRKY68的表达,而Botrytis、NaCl、甘露醇、PEG、脱水、ACC、ABA抑制WRKY68的表达,根据以上实验结果,我们推测WRKY68可能参与生长素和温度调控的植物形态建成及发育过程。     

紫穗槐WRKY42基因耐盐碱性的功能研究

为了研究植物WRKY转录因子感知盐碱胁迫信号并通过生理和生化调节途径来维持其耐性功能作用。克隆紫穗槐（Amorpha fruticosa）的AfWRKY42基因,分析盐（NaCl）和碱（NaHCO3）胁迫和组织器官的响应表达模式;通过超表达烟草（Nicotiana tabacum）研究其耐盐碱性功能。依据紫穗槐逆境胁迫下的转录组测序数据克隆AfWRKY42基因,生物信息分析其含有1个WRKY结构域,2个低复杂区域和1个螺旋区域。系统进化树分析氨基酸发现,AfWRKY42与木豆（Cajanus cajan）的WRKY47、藜豆（Mucuna pruriens）的WRKY42亲缘关系最近。通过拟南芥（Arabidopsis thaliana）叶肉原生质体的瞬时基因表达系统验证AfWRKY42蛋白定位在细胞核;AfWRKY42基因定量分析表明其在紫穗槐的嫩茎表皮中表达最高;检测经NaCl和NaHCO3处理的根和叶中的表达模式,结果表明总体受胁迫诱导AfWRKY42基因表达量增加,推测AfWRKY42基因与植物耐盐碱性调节相关。分析35S启动的过表达T3代转AfWRKY42基因烟草耐盐碱性表明...     

小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的克隆与表达分析

为了探究小麦(Triticum aestivum L.)WRKY基因的功能,采用同源克隆的方法,从小麦品种‘科农199’中克隆得到2个WRKY基因,分别命名为TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2,并对其进行生物信息学分析和不同逆境胁迫下的表达分析。生物信息学分析显示,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因都含有2个内含子和3个外显子,分别编码206和138个氨基酸,编码蛋白都属于亲水性不稳定非分泌型的核蛋白。系统进化分析表明,TaWRKYⅢ-A37蛋白与其两个同源拷贝的亲缘关系最近,而TaWRKYⅡc-D2蛋白与粗山羊草亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因在小麦根、茎和叶中均有表达,前者在根中表达量最高,后者在叶中表达量最高,二者均在茎中低表达;在苗期TaWRKYⅢ-A37基因受到PEG、H_2O_2和ABA胁迫后表达上调,NaCl处理后4～8 h内表达下调且低于对照表达水平,而且在灌浆期受到PEG、NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达均上调;苗期TaWRKYⅡc-D2基因在NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达下调,PEG处理2 h时表达上调且高于对照表达水平,并且在灌浆期经PEG和NaCl胁迫后表达下调,受H_2O_2和ABA胁迫后表达上调。该研究结果为深入探究TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的抗逆功能奠定了理论基础。     

葡萄WRKY18基因的克隆及表达特性分析

以抗性品种‘左优红’组培苗为材料,克隆得到WRKY18基因,测序结果显示:VvWRKY18基因片段大小为954 bp,编码317个氨基酸序列。生物信息学分析结果显示VvWRKY18蛋白分子量约为35.2416 k Da,等电点为8.22,不稳定系数为48.61,推测为不稳定蛋白;与已知的粳稻、高粱、毛果杨及拟南芥WRKY家族蛋白高度同源;亚细胞定位预测结果显示主要存在于细胞核中,属于第二类WRKY转录因子家族成员。实时荧光定量PCR分析显示,VvWRKY18在葡萄不同组织中均有表达,在花中表达量最高;多种逆境胁迫因子如盐、干旱和低温等诱导VvWRKY18上调表达,且在低温胁迫6 h时诱导表达量最高。另外,VvWRKY18受胁迫信号分子水杨酸、脱落酸、一氧化氮和过氧化氢诱导上调表达,且VvWRKY18在一氧化氮处理下的表达模式与低温诱导的类似,推测VvWRKY18可能通过调控一氧化氮信号分子代谢途径来调节葡萄对低温胁迫应答。     

水稻OsSHAT1和OsRSR1应答激素及逆境胁迫的表达特性

旨在研究AP2家族类因子是否参与逆境胁迫应答过程。通过序列比对发现,水稻OsSHAT1和OsRSR1蛋白序列一致性达41.92%,表明OsSHAT1和OsRSR1是同源性较高的AP2家族因子;且OsSHAT1和OsRSR1基因启动子序列都包含有ABRE、DRE、MYB、MYC、WRKY、GCC-box和ERE等应答不同胁迫及激素信号的元件。基因表达分析表明,OsSHAT1受低温、NaCl、ABA、ACC抑制,受干旱诱导表达;而Os RSR1受低温、干旱、ABA、ACC抑制,受NaCl诱导表达。推测OsSHAT1和OsRSR1可能通过不同的转录调控方式影响耐逆相关基因的表达,进而调节水稻不同的逆境胁迫反应。     

枸杞WRKY_3基因克隆及组织表达分析

以枸杞为材料,采用PCR及RACE方法,克隆了枸杞WRKY转录因子基因cDNA序列,命名为Lb WRKY3,GenBank登录号为KX196192。在生物信息学分析的基础上,进行亚细胞定位、基因表达分析。结果显示:(1)Lb WRKY3开放阅读框ORF长度为1 068bp,编码356个氨基酸。(2)生物信息学分析显示,Lb WRKY3编码蛋白具有一个WRKY结构域,二级结构中不规则卷曲结构所占比例最大(58.67%),延伸链结构次之(18.88%),α螺旋比例为15.82%,β转角最少,仅为6.63%;Lb WRKY3蛋白与案头菊WRKY蛋白、黄花蒿WRKY蛋白相似性较高。(3)亚细胞定位显示,Lb WRKY3蛋白定位于细胞核。(4)实时定量PCR分析表明,Lb WRKY3在根中表达量最高,在花中表达量最低;在枸杞果实发育过程中Lb WRKY3均有表达,表达量随果实成熟逐渐升高,并于35d达到峰值;Lb WRKY3基因在果实中的表达具有组织特异性表达特性(果肉果皮种子)。研究表明,Lb WRKY3基因参与了枸杞果实生长发育调控。     

辣椒CaWRKY8基因克隆及胁迫下的表达分析

为了揭示辣椒WRKY基因功能,以辣椒PI201234为实验材料,克隆得到WRKY基因全长1 647bp的cDNA序列,命名为CaWRKY8。生物信息学分析表明,该基因含有一个1 647bp完整开放阅读框(ORF),编码548个氨基酸残基。氨基酸序列分析显示,CaWRKY8编码的蛋白含有2个WRKY结构域,属于Group I。氨基酸序列比对结果表明,CaWRKY8与辣椒WRKY25、马铃薯WRKY、番茄基因组中预测的WRKY26、烟草基因组中预测的WRKY33和猕猴桃WRKY的氨基酸序列之间均具有高度的保守性。实时荧光定量分析表明,CaWRKY8受盐、高温、干旱和辣椒疫霉菌诱导表达;其中CaWRKY8的表达量在盐和干旱处理下3h达到峰值,分别是对照的2.38倍和121.10倍,在高温和疫霉菌处理下12h达到峰值,分别是对照的6.12和6.81倍。以上研究结果表明,CaWRKY8基因在辣椒响应胁迫进程中发挥着重要作用。     

棉花GhWRKY44基因的克隆与表达分析

该研究以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选得到的WRKY基因片段为探针,通过电子克隆结合RT-PCR技术,从高抗枯萎病品种‘中棉所12’中克隆到1个与抗枯萎病相关的WRKY转录因子基因GhWRKY44(GenBank登录号KJ801807)。序列分析表明,GhWRKY44基因开放阅读框1 197bp,编码398个氨基酸,含有2个WRKY结构域及C2H2型锌指结构,属于棉花WRKY转录因子家族第Ⅰ类;系统进化分析显示,GhWRKY44基因与拟南芥AtWRKY44亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测该基因表达特性,结果发现枯萎病菌诱导后,GhWRKY44基因在抗病品种中优势表达,随处理后时间的推移,其表达量呈先增加后降低再增加的变化趋势,处理后3h时GhWRKY44基因表达量达到最大;而在感病品种中,GhWRKY44基因表达水平明显低于抗病品种,对病原菌响应时间也晚于抗病品种,处理后6h时GhWRKY44基因表达量才达到最大。水杨酸和茉莉酸均能诱导GhWRKY44基因的表达,水杨酸诱导后,GhWRKY44基因表达量迅速增加,且其表达量一直维持在一个较高水平;而茉莉酸诱导后,GhWRKY44基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,且其表达水平明显低于水杨酸诱导。研究表明,GhWRKY44基因可能参与了棉花对病原菌和激素胁迫的应答反应。     

石榴WRKY基因家族全基因组鉴定与表达分析

WRKY蛋白是一类在植物生长发育过程及生物与非生物胁迫过程中起重要调控作用的转录因子。该研究利用石榴全基因组数据,采用生物信息学的方法,对石榴WRKY转录因子家族成员蛋白理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白互作及基因共表达和转录组表达模式进行系统分析。结果共鉴定出69个PgWRKY基因;分组鉴定和进化分析显示WRKY蛋白可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ共三大类型。顺式作用元件分析表明,PgWRKY基因广泛参与到非生物胁迫中;蛋白互作网络与共表达分析暗示PgWRKY基因在同一胁迫应答中可能作用一致并同时诱导表达;RNA-Seq数据分析表明,PgWRKY基因有一定的组织表达特异性,广泛参与植物营养、生殖生长以及根部逆境胁迫应答过程。     

桃WRKY基因家族全基因组鉴定和表达分析

WRKY转录因子是植物中最大的转录调控家族之一,在生物和非生物胁迫以及植物生长和发育过程中起着重要调控作用.本文利用HMMER 3.0软件,使用WRKY保守域全蛋白序列(Pfam数据库编号:PF03106)鉴定桃(Prunus persica L.)基因组中的WRKY基因;利用DNAMAN 5.0,WebLogo 3,MEGA5.1,MapInspect和MEME等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析.本文共鉴定得到61个桃WRKY基因.进化树分析结果显示,桃WRKY蛋白分为Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类型,类型Ⅰ分为Ⅰ-C亚组和Ⅰ-N亚组,类型Ⅱ分为Ⅱ-a,II-b,II-c,II-d和II-e亚组.WRKY结构域分析显示,WRKY结构域高度保守,绝大多数都含有WRKYGQK七肽和锌指结构.染色体定位分析显示,桃WRKY基因分布于8条染色体中,呈不均匀分布.内含子和外显子结构分析表明,WRKY基因结构进化高度保守.保守元件分析表明,桃WRKY基因家族包含5个保守元件,元件1,2和3为WRKY盒,元件4,5为未知盒.桃WRKY基因家族都包含有WRKY盒,类型Ⅰ中含有2个WRKY盒;II-d亚组中含有未知元件5.半定量和荧光定量PCR结果显示,16个WRKY基因均在桃的根,茎,叶,花和果中表达,但其相对表达水平不同.     

转录因子WRKY6和PR1在拟南芥胁迫记忆中的表达模式

植物暴露在细菌或其它微生物病原体下,会形成全身防御,称为系统获得性抗性SAR（Systemic Acquired Resistance）,该系统可以在病原体二次侵染时有效抑制病原体对植物的伤害。其中,WRKY转录因子和病程相关蛋白PRs（Pathogenesis-related proteins）在植物抗病信号调控途径中起着重要作用。本研究以模式植物拟南芥为实验材料,对WRKY6和PR1（PATHOGENESIS RELATED）两个转录因子进行初步研究。首先,从拟南芥eFP数据库中获得WRKY6和PR1的基因表达数据,进行生物信息学分析,获得WRKY6和PR1基因在不同胁迫条件下的表达热图。其次,通过实时荧光定量PCR技术,比较了经过生物胁迫和非生物胁迫处理后WRKY6和PR1的基因表达水平。结果表明,拟南芥经过生物胁迫丁香假单胞菌[Pseudomonas syringae pv.tomato（P_st） DC3000]处理后,WRKY6和PR1的基因表达模式具有一定的相似性,然而经过非生物胁迫和机械损伤组合处理后,WRKY6和PR1基因又呈现出不同的表达模式。本研究初步探索了WRKY6和PR1基因的表达模式及其关系,为今后进一步研究系统性获得抗性应答机制提供了思路。     

Low oleic acid-derived repression of jasmonic acid-inducible defense responses requires the WRKY50 and WRKY51 proteins

Signaling induced upon a reduction in oleic acid (18:1) levels simultaneously up-regulates salicylic acid (SA)-mediated responses and inhibits jasmonic acid (JA)-inducible defenses, resulting in enhanced resistance to biotrophs but increased susceptibility to necrotrophs. SA and the signaling component Enhanced Disease Susceptibility1 function redundantly in this low-18:1-derived pathway to induce SA signaling but do not function in the repression of JA responses. We show that repression of JA-mediated signaling under low-18:1 conditions is mediated via the WRKY50 and WRKY51 proteins. Knockout mutations in WRKY50 and WRKY51 lowered SA levels but did not restore pathogenesis-related gene expression or pathogen resistance to basal levels in the low-18:1-containing Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) mutant, suppressor of SA insensitivity2 (ssi2). In contrast, both JA-inducible PDF1.2 (defensin) expression and basal resistance to Botrytis cinerea were restored. Simultaneous mutations in both WRKY genes (ssi2 wrky50 wrky51) did not further enhance the JA or Botrytis-related responses. The ssi2 wrky50 and ssi2 wrky51 plants contained high levels of reactive oxygen species and exhibited enhanced cell death, the same as ssi2 plants. This suggested that high reactive oxygen species levels or increased cell death were not responsible for the enhanced susceptibility of ssi2 plants to B. cinerea. Exogenous SA inhibited JA-inducible PDF1.2 expression in the wild type but not in wrky50 or wrky51 mutant plants. These results show that the WRKY50 and WRKY51 proteins mediate both SA- and low-18:1-dependent repression of JA signaling.     

Interaction of elicitor-induced DNA-binding proteins with elicitor response elements in the promoters of parsley PR1 genes.

PR1 is a pathogenesis-related protein encoded in the parsley genome by a family of three genes (PR1-1, PR1-2 and PR1-3). Loss- and gain-of-function experiments in a transient expression system demonstrated the presence of two fungal elicitor responsive elements in each of the PR1-1 and PR1-2 promoters. These elements, W1, W2 and W3, contain the sequence (T)TGAC(C) and mutations that disrupt this sequence abolish function. Gel shift experiments demonstrated that W1, W2 and W3 are bound specifically by similar nuclear proteins. Three cDNA clones encoding sequence-specific DNA-binding proteins were isolated by South-Western screening and these proteins, designated WRKY1, 2 and 3, also bind specifically to W1, W2 and W3. WRKY1, 2 and 3 are members of the family of sequence-specific DNA-binding proteins, which we call the WRKY family. Treatment of parsley cells with the specific oligopeptide elicitor Pep25 induced a transient and extremely rapid increase in mRNA levels of WRKY1 and 3. WRKY2 mRNA levels in contrast showed a concomitant transient decrease. These rapid changes in WRKY mRNA levels in response to a defined signal molecule suggest that WRKY1, 2 and 3 play a key role in a signal transduction pathway that leads from elicitor perception to PR1 gene activation.