沙棘转录因子HrWRKY53基因分离及其参与抵御绕实蝇的作用分析

S718.46; [目的]明确HrWRK巧3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.