McWRKY基因家族鉴定及关键基因响应白粉病菌侵染的表达分析OA

WRKY蛋白是一类高等植物中广泛存在的转录因子,在植物生长发育和抗逆过程中有着重要的作用,为挖掘在苦瓜抗白粉病中起关键作用的WRKY基因,本研究对McWRKY基因家族进行了全基因组鉴定和生物信息学分析,并利用RNA-seq(转录组测序)和qRT-PCR(实时荧光定量聚合酶链式反应)技术分析关键基因在白粉病胁迫及喷施外源激素MeJA、SA下的表达情况。结果表明:苦瓜基因组中鉴定得到58个WRKY家族成员,编码的氨基酸数量在155~1276 aa之间,蛋白分子量为18080.00~139427.02 Da,理论等电点在4.59~9.79之间,且均为亲水性蛋白。染色体定位表明,McWRKY成员不均匀地分布于11条染色体上。系统发育分析表明,58个McWRKY基因被划分为3大类群,其中Ⅱ类群又分为5个亚组,相同亚组成员之间基因结构相似。共线性分析表明,McWRKY基因中存在20对同源基因,有一对串联重复现象,McWRKY基因与黄瓜、西瓜关系更近,与水稻较远。McWRKY启动子区域具有抗病抗逆响应、光响应、激素响应相关顺式作用元件。转录组分析中差异表达基因(DEGs)确定条件为log2FC>1且P<0.05,从抗感2个品系、5个时间点,共10组,成对比较共筛选得到46个差异基因;选取其中3个差异倍数较大且表达趋势随时间呈正相关的基因进行qRT-PCR试验。结果显示,白粉病菌胁迫下,McWRKY3、McWRKY47、McWRKY52基因表达量随着胁迫时间显著上升。在外源喷施MeJA和SA激素之后接种白粉病菌,抗感品系病情指数均有明显的下降,3个基因表达量均上调,抗病品系较感病品系更早响应,说明McWRKY3、McWRKY47、McWRKY52基因在抗白粉病的过程中起到重要的作用,抗性可能与JA和SA信号通路有关。本研究较为全面地对McWRKY家族成员进行了鉴定与分析,鉴定的抗白粉病关键WRKY基因可为苦瓜抗病育种提供候选基因资源,为进一步探究WRKY基因调控苦瓜白粉病抗性机制提供依据。