林业科学

作者：姚莹1,曹金峰2,陆世曈1,丁文彬1,张一文1,魏建荣1,刘建凤1,*

单位：1. 河北大学生命科学学院 河北大学生命科学与绿色发展研究院 保定 0710022. 河北省农作物耐盐碱评价与遗传改良重点实验室 沧州市农林科学院 沧州 061001

关键词：沙棘,绕实蝇,HrWRKY转录因子家族,HrWRKY53,激素处理

基金：河北省自然科学基金项目(C2020201001)

目的: 明确HrWRKY53基因的生物信息学及其参与沙棘抗绕实蝇功能，为解析沙棘等胡颓子科植物抗虫机制及分子育种奠定基础。方法: 基于绕实蝇危害前后沙棘果实转录组数据，挖掘HrWRKY基因家族成员中参与绕实蝇危害的关键差异表达基因HrWRKY53，进一步分析该基因的二级结构、亲疏水性及预测磷酸化位点等。利用BLASTP检索同源性高的其他物种蛋白序列进行比对并构建系统发育树；利用qRT-PCR检测该基因的组织表达特异性，绕实蝇危害前后以及脱落酸(Abscisic acid，ABA)、茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate，MeJA)、乙烯(Ethylene，ETH)处理下的该基因表达模式；并进一步分析响应绕实蝇危害的茉莉酸(Jasmonic acid，JA)信号途径上关键基因HrJA2、HrLOX1、HrAOS和HrAOC的表达水平，分析其与HrWRKY53基因表达的相关性。结果: 基于沙棘转录组获得HrWRKY53的开放阅读框(Open reading frame，ORF)全长为1 302 bp，编码433个氨基酸残基的蛋白，该基因含有2个WRKY保守结构域和1个C2H2型锌指结构，属于第Ⅰ类WRKY转录因子家族；二级结构预测其编码的蛋白主要由无规则卷曲构成，含有141个磷酸化位点，推测可能与磷酸化有密切的关系，亲疏水性预测表明该蛋白属于疏水性蛋白；系统发育树分析显示该蛋白与蔷薇科野草莓FvWRKY25同源性最高。qRT-PCR显示该基因具有明显的组织表达特异性，其在沙棘果实中的表达量最高；绕实蝇危害与机械损伤后该基因的表达量均显著上升，激素ABA、MeJA、ET处理后，基因的表达量也呈明显上升的趋势，其中MeJA诱导后，该基因的表达量上升最显著；另外，基于转录组数据及荧光定量数据对JA信号通路的关键差异表达基因分析发现，其通路上的HrJA2基因表达量提高最显著，且HrWRKY53与HrJA2基因表达量变化呈明显的正相关。结论: 沙棘HrWRKY53属于第Ⅰ类WRKY转录因子家族，且与蔷薇科草莓FvWRKY25同源性最高；同时该转录因子参与了沙棘抵御绕实蝇危害的应答过程。此外，沙棘受绕实蝇取食后诱导了HrJA2基因的表达进而促进JA合成，而JA又进一步诱导了HrWRKY53基因表达，最终提高了沙棘抗绕实蝇危害的能力。

来源：2022年第5期

《林业科学》期刊编辑部

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