野生草莓WRKY和MAPK基因家族鉴定、表达及FvWRKY42基因功能研究

发布时间：2018-02-22 11:26

  本文关键词： 野生草莓 WRKY MAPK 生物信息学分析 表达分析 FvWRKY42功能分析　出处：《西北农林科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：草莓是世界上重要的经济水果之一,其基因组测序已经完成。WRKY转录因子是一类广泛存在于植物中的转录因子,其在响应生物与非生物胁迫及激素信号传导途径中发挥关键作用。研究表明,MAPK能够与WRKY转录因子互作,在植物响应生物和非生物胁迫以及多种信号通路中起着重要作用。然而,目前关于草莓WRKY和MAPK基因家族的全基因组分析鲜有报道。本研究利用生物信息学方法从野生草莓基因组鉴定了草莓WRKY和MAPK基因家族的所有成员,系统分析了2个基因家族的系统进化、保守基序、基因结构、蛋白互作预测网络和亚细胞定位等,同时利用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR技术,分析了WRKY和MAPK基因家族在生物和非生物胁迫及激素处理条件下的表达模式,研究了FvWRKY42在过表达转基因拟南芥中的功能,取得的主要研究结果如下:1.以二倍体野生草莓株系黑龙江-3为材料,在野生草莓基因组中共鉴定了62个WRKY基因。根据系统进化分析和结构特征,鉴定的FvWRKY基因可以划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个大组。亚细胞定位分析表明,8个FvWRKY-GFP融合蛋白在拟南芥原生质体中呈现出明显的细胞核定位。此外,分析了62个FvWRKY基因在白粉菌侵染,干旱、盐、低温和高温等非生物胁迫及ABA、ETH、Me JA和SA等激素处理下的表达情况,结果表明,在白粉菌侵染后,33个FvWRKY基因上调表达,12个FvWRKY基因下调表达。FvWRKY基因对干旱和盐胁迫的响应比温度胁迫响应更强烈,对ABA和MeJA处理的响应比ETH和SA处理响应更强烈。多种胁迫可以强烈诱导11个FvWRKY基因上调表达,暗示着这些基因在响应生物和非生物胁迫过程中具有多种功能。蛋白互作网络分析表明,FvWRKY蛋白在参与生物胁迫过程中可能控制着重要的调控传导途径。2.利用野生草莓基因组数据库,全基因组鉴定了12个MAPK基因。蛋白结构域分析表明,所有FvMAPKs均含有典型的蛋白激酶结构域。根据多序列比对和系统进化树分析结果,FvMAPK基因被划分为4组。保守基序和外显子-内含子结构分析支持由系统进化分析推断的进化关系。预测了FvMAPK基因启动子中胁迫相关的顺式作用元件和亚细胞定位。此外,基因表达模式分析表明,大多数FvMAPK基因不同程度的响应白粉菌侵染,低温、高温、干旱和盐等非生物胁迫及ABA、ETH、MeJA和SA等外源植物激素处理。实时荧光定量PCR结果表明,6个FvMAPK基因可以响应各种胁迫刺激。蛋白互作网络揭示了FvMAPKs在参与生物和非生物胁迫响应中可能调控着关键的信号传导途径。3.在二倍体野生草莓株系黑龙江-3中克隆了一个受多种胁迫诱导的基因FvWRKY42(GenBank登录号:KU207053),该基因开放阅读框全长为1554 bp,编码517个氨基酸。多序列比对分析表明FvWRKY42基因含有两个WRKY结构域,此外N端还含有D结构域和SP簇。系统进化树分析显示,FvWRKY42基因属于WRKY超家族的第I组。蛋白互作网络分析表明,Fv WRKY42蛋白能与多种胁迫相关蛋白互作。FvWRKY42蛋白在酵母体内具有转录激活活性。构建了35S::FvWRKY42-YFP过表达载体,采用农杆菌介导的蘸花法转化拟南芥,得到FvWRKY42转基因拟南芥株系。接种白粉菌后,过表达FvWRKY42转基因拟南芥提高对白粉菌的抗性,并且该抗病性可能是通过SA信号途径调控的。过表达FvWRKY42转基因拟南芥在幼苗和成龄苗阶段均提高对盐和干旱胁迫的抗性,且该抗性的提高是通过增加植株的根系生长量、保护细胞膜的完整性及更有效的活性氧清除系统来实现的。此外,过表达FvWRKY42转基因拟南芥能增强对ABA的敏感性,促进叶片在干旱胁迫和ABA处理中气孔关闭。FvWRKY42基因可能通过依赖于ABA信号途径来提高对渗透胁迫的抗性。
[Abstract]:In this paper , the expression patterns of WRKY and MAPK gene family were studied by means of semi - quantitative RT - PCR and real - time fluorescence quantitative PCR . The results showed that FvWRKY42 gene had two WRKY domains .

【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S668.4

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本文编号：1524290