甜瓜WAK/WAKL基因家族鉴定及响应疫霉菌侵染的表达分析

摘要

【目的】鉴定甜瓜MeWAK/WAKL基因家族，分析抗感材料在疫霉菌侵染下的表达模式，探究该家族基因与甜瓜抗疫病的关系。【方法】根据WAK/WAKL家族基因的保守结构域特征，基于全基因组筛选甜瓜WAK/WAKL家族基因。利用生物信息学方法分析家族基因的基因结构、蛋白理化性质、染色体分布、亚细胞定位、启动子顺式作用元件、进化关系。通过荧光定量PCR技术分析该家族成员在抗感材料接种疫病菌后不同时间的表达模式。【结果】甜瓜WAK/WAKL基因家族包括4个WAK基因和16个WAKL基因，该家族基因主要定位于细胞外基质或质膜。系统进化树将甜瓜、本氏烟草、拟南芥和番茄中共113个WAK/WAKL家族基因分成6个亚族。甜瓜MeWAK/WAKL家族基因主要分布在亚族Ⅰ和Ⅵ中，其中7个MeWAKL基因独立构成亚族Ⅰ。启动子顺式作用元件分析显示，该家族基因启动子中分布有光反应元件、分生组织表达响应元件、多种激素响应元件以及干旱、抗性和胁迫相关元件，表明该家族基因在甜瓜抗病、抗逆以及生长发育方面发挥重要作用。通过荧光定量PCR发现，MeWAKL4和MeWAKL16在抗病材料接菌后特异性上调表达，可能在甜瓜抗疫病反应中发挥重要作用，具体作用机制还需进一步试验验证。【结论】鉴定了20个MeWAK/WAKL家族基因，发现MeWAKL4和MeWAKL16在抗病材料接种疫霉菌后特异性上调表达，为进一步研究甜瓜MeWAK/WAKL家族基因与抗疫病反应的具体关联性奠定了基础。

关键词

甜瓜 / WAK/WAKL基因家族 / 疫病 / 表达分析

基金资助

中国农业科学院郑州果树研究所协同创新专项（ZGS202307）;中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-ZFRI-06-202501,CAAS-ASTIP-2025-ZFRI,2060299-2-25）; 国家自然科学基金项目（32172573）; 河南省科技攻关项目（242102110289）; 三亚中国农业科学院国家南繁研究院南繁专项（YBXM2419）; 河南省西瓜甜瓜产业技术体系（HARS-22-10-S）