新疆野苹果WRKY基因家族鉴定及低温沙藏过程中的表达模式分析

摘要

【目的】对新疆野苹果[Malus sieversii (Ledeb.) Roem.]的WRKY转录因子(transcription factor,TF)家族在全基因组进行鉴定,筛选其种子在低温沙藏层积过程中差异表达的转录因子,为新疆野苹果WRKY基因的功能研究提供理论基础。【方法】使用TBtools、Pfam数据库并利用HMM-search搜索,初步获取新疆野苹果WRKY家族候选成员;利用Ex PASy-Prot Param分析新疆野苹果WRKY家族蛋白的理化性质;用MEGA软件对新疆野苹果和拟南芥的WRKY保守结构域序列进行多重比对分析并构建系统进化树;利用MEME在线网站和NCBICDD分析保守基序和结构域;使用Plant CARE软件预测WRKY转录因子基因上游2 000 bp的顺式作用元件,MCScan X绘制共线性图,使用TBtools将结果可视化。基于转录组数据,采用RT-q PCR分析WRKY转录因子在新疆野苹果种子低温沙藏不同时间的表达模式。【结果】在新疆野苹果中共鉴定获得121个WRKY基因,其编码蛋白的氨基酸数目为122～733,分子质量17.033 1～80.055 1 ku,等电点4.75～10.06。系统进化树分析表明,新疆野苹果WRKY基因家族的121个成员被分为3个组和7个亚组,其中Ⅰ组和Ⅲ组分别包含21和19个成员;Ⅱ组成员数量多达82个,分别包含5个Ⅱa成员、14个Ⅱb成员、30个Ⅱc成员、19个Ⅱd成员和14个Ⅱe成员。每个亚组内新疆野苹果WRKY家族蛋白的基序比较一致,而亚组间则存在一定的差异性。顺式作用调控元件分析发现,上游启动子区含有与光响应、非生物胁迫、低温胁迫相关的作用元件,且Ms WRKY基因具有丰富的激素响应相关元件。基因染色体定位分析表明,17条染色体上均分布有WRKY基因成员。基因种内共线性分析表明,该家族成员存在144对片段重复;基因种间共线性分析结果显示,103个Ms WRKY基因与99个Md WRKY(栽培苹果WRKY)基因之间共存在359对共线性关系。RT-q PCR分析表明,随低温沙藏时间增加,Ms WRKY17、Ms WRKY31、Ms WRKY33、Ms WRKY51和Ms WRKY53的表达量均呈现先上升后下降趋势;验证结果显示,WRKY家族在新疆野苹果种子低温沙藏层积过程中的表达差异趋势与转录组分析结果相似。【结论】WRKY转录因子可能在新疆野苹果种子低温沙藏层积休眠解除过程中发挥关键作用。

关键词

新疆野苹果 / 种子休眠 / WRKY基因家族 / 转录组学 / 生物信息学 / 基因表达