楊樹全基因組WRKY基因的鑒定及表達分析.pdf

1、WRKY蛋白是近年來研究較廣泛的誘導型植物轉(zhuǎn)錄因子，其序列的氨基(N)末端含有高度保守的七肽WRKYGQK，能夠與順式作用元件W盒[(T)(T)TGAC(C/T)]發(fā)生特異性結(jié)合，從而調(diào)控下游靶基因的表達，參與植物的多種防衛(wèi)反應、生長發(fā)育和代謝途徑。目前，對WRKY基因家族的系統(tǒng)性研究主要集中在模式植物擬南芥和水稻中，而對其他物種特別是木本植物WRKY基因的研究較少。對木本植物基因組中WRKY基因進行鑒定和分析，將有助于完善該家族的功能

2、及進化信息。本文利用生物信息學方法，以楊樹最新基因及蛋白序列為材料，通過對楊樹全基因組中WRKY轉(zhuǎn)錄因子進行鑒定，以期獲得較為完整的楊樹WRKY家族信息。同時，對該家族成員的分類、定位、結(jié)構(gòu)、進化、基因復制、表達等情況進行全面分析，為下一步WRKY基因的功能研究奠定信息學基礎(chǔ)。本文主要研究結(jié)果如下：
　　 1.以毛果楊最新基因及蛋白序列為研究材料，運用多種生物信息學軟件對其全基因組進行搜索、比對和篩選，同時結(jié)合Pfam在線工具驗

3、證，共獲得104個WRKY類型基因。根據(jù)基因在染色體上的定位結(jié)果并結(jié)合已公布的三倍體楊WRKY基因命名特性，將預測得到的WRKY基因命名為PtWRKY1-104，獲得較為完整的楊樹WRKY基因家族信息。
　　 2.對獲得的楊樹WRKY基因及保守結(jié)構(gòu)域進行多重序列比對，并構(gòu)建PtWRKY基因及結(jié)構(gòu)域的系統(tǒng)進化樹，兩者得到了類似的進化關(guān)系。參照Somssich的分組原則并結(jié)合楊樹WRKY域多重比對結(jié)果對其進一步分組。這樣楊樹WRKY

4、基因可分為三大類(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)及7個小亞類，其中Ⅰ組包括Ⅰa和Ⅰb亞組，Ⅱ組包括Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe亞組。
　　 3.對獲得的126個WRKY域進行蛋白序列分析，發(fā)現(xiàn)楊樹WRKY基因家族中一些成員存在核心序列變異。序列WRKYGQK存在以下四種變異：WRKYGKK、WKKYGQK、WRKYGRK和FWRKYGQK。其中FWRKYGQK變異類型未見報道。WRKY結(jié)構(gòu)域氨基酸序列的結(jié)構(gòu)有以下五種模式，即C-X4-C-X21-

5、HXH、C-X4-C-X22-HXH、C-X4-C-X23-HXH、C-X5-C-X19-HXH和C-X5-C-X23-HXH。
　　 4.利用MEME在線網(wǎng)站，對獲得的WRKY蛋白進行保守基序分析。預測結(jié)果顯示在PtWRKY基因中可以找到多個保守基序，同一類型的WRKY基因含有的基序類型和數(shù)目具有一定的相似性。同時，1、2、3、5和11號保守基序被鑒定為PtWRKY蛋白核心序列，這些序列廣泛的分布于楊樹WRKY基因家族中。

6、r>　　 5.86條WRKY基因在進化過程中存在明顯的基因復制現(xiàn)象，大約占整個楊樹WRKY基因的83％。其中近似有69%的基因參與了片段復制事件。對基因的內(nèi)含子剪接位點進行分析，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的基因在其WRKY域中都存在一個保守的內(nèi)含子剪接位點。
　　 6.利用PopGeneIE網(wǎng)站，獲得81個Pt WRKY基因電子表達譜。分析表明WRKY基因在楊樹不同組織中轉(zhuǎn)錄水平存在較大差異。利用半定量RT-PCR技術(shù)，對楊樹WRKY第Ⅲ組