谷子 WRKY36 转录因子的分子特性及功能鉴定
WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用
WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用【摘要】摘要：本文主要探讨了WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的重要性及应用。
首先介绍了WRKY转录因子的结构与功能，以及在非生物胁迫响应中的作用机制，然后阐述了其在植物抗逆育种中的应用现状和未来发展趋势。
分析了WRKY转录因子在改良植物抗逆性中的潜在应用，并总结了其在植物育种中的重要性。
通过本文的探讨，展示了WRKY转录因子在植物抗逆育种中的潜在应用前景，为相关领域的研究提供了新的思路和方向。
【关键词】关键词：WRKY转录因子，植物，非生物胁迫，抗逆育种，结构与功能，作用机制，应用现状，发展趋势，改良抗逆性，重要性，潜在应用前景，展望。
1. 引言1.1 WRKY转录因子的概述WRKY转录因子是一类重要的转录因子家族，在植物的生长发育和应激响应中发挥着关键作用。
WRKY转录因子以其特有的WRKY结构域而得名，该结构域能够特异性结合DNA，调控靶基因的表达。
通过结合W-box DNA序列，WRKY转录因子可以激活或抑制靶基因的转录，从而影响植物的生理和生化反应。
WRKY转录因子家族在植物中具有较高的多样性，主要通过参与信号传导通路、调控植物生长发育和应激反应等途径来影响植物的生理过程。
研究表明，WRKY转录因子在调节植物对非生物胁迫的应答中起着重要作用，包括盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫等。
对不同类型的非生物胁迫，WRKY转录因子家族中的不同成员往往具有不同的响应模式和调控机制。
WRKY转录因子是植物应对非生物胁迫的重要调控因子之一，对于理解植物的抗逆机制具有重要意义。
在未来的研究中，可以进一步探索WRKY转录因子家族在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用潜力，为提高作物的抗逆性和生产性做出贡献。
1.2 植物非生物胁迫的影响植物在生长过程中会受到各种各样的胁迫，包括生物胁迫和非生物胁迫。
非生物胁迫指的是温度变化、干旱、盐碱胁迫等与生物无关的外界不利因素。
WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用
WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用植物生长发育受到各种非生物胁迫的影响，如干旱、盐碱、低温、高温等，这些非生物胁迫会严重影响植物的生长和产量，因此植物对非生物胁迫的抗逆性已成为植物育种中的一个重要研究方向。
WRKY转录因子作为植物中的一类重要转录因子，在植物抗逆育种中发挥着重要的作用。
本文将重点介绍WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用，以期对植物抗逆育种研究提供一定的参考价值。
一、WRKY转录因子的基本特征及分类WRKY转录因子是植物中一类重要的转录因子家族，该家族的成员在植物的生长发育、生物和非生物胁迫抗逆等多个生物学过程中发挥着重要的作用。
WRKY转录因子的命名源于其所包含的保守性结构域，即WRKY结构域。
该结构域主要由WRKYGQK序列和C2H2（C-X4-5-C-X22-23-H-X1-H）锌指结构组成，其中WRKYGQK序列为该结构域的核心特征。
根据其WRKY结构域中的氨基酸残基数量和序列差异，WRKY转录因子可分为I、IIa、IIb、IIc和Ⅲ五个亚家族。
不同的WRKY转录因子亚家族在植物的生长发育和抗逆过程中发挥着不同的作用。
1. WRKY转录因子参与非生物胁迫信号通路非生物胁迫会引发植物体内一系列的信号转导和基因调控过程，以适应外界环境的变化。
WRKY转录因子作为重要的调控因子，参与了植物对非生物胁迫的应答过程。
以盐胁迫为例，研究表明，许多WRKY转录因子家族成员在植物的盐胁迫应答中发挥着重要的作用，通过参与激素信号通路、离子平衡、ROS清除等多个途径，调控植物对盐胁迫的应答。
而在干旱、低温和高温等非生物胁迫下，WRKY转录因子与ABRE结合因子、DRE结合因子、热激素反应因子等共同作用，在植物体内构建抗逆信号网络，从而调控众多抗逆相关基因的表达，提高植物对干旱、低温和高温等非生物胁迫的抗逆能力。
2. WRKY转录因子调控抗逆相关基因的表达植物在遭受非生物胁迫时，会产生众多的抗逆相关代谢产物，如脯氨酸、抗氧化酶等，这些代谢产物对植物的抗逆能力起着重要的作用。
水稻中的WRKY转录因子家族研究
水稻中的WRKY转录因子家族研究水稻是世界上最重要的粮食作物之一，能够为全球近一半的人口提供主要食物来源。
在水稻的生长和发育过程中，转录因子起着非常重要的调控作用。
其中，WRKY转录因子家族在植物的免疫反应、生长和发育过程中发挥着重要的调控作用。
本文将对水稻中的WRKY转录因子家族进行研究。
WRKY转录因子家族的基本概念WRKY转录因子是一类富含蛋白二硫键的转录因子，其名称来源于其保守的结构域——WRKY。
WRKY结构域由大约60个氨基酸组成，其中有C2H2锌指结构和WRKY结构域。
C2H2锌指结构导致WRKY转录因子与DNA序列紧密结合，从而成为一种重要的调控因子。
在植物细胞中，WRKY转录因子可以调控植物对于逆境的响应，如干旱、盐胁迫、高温等。
水稻中的WRKY转录因子家族将水稻的基因组和其他植物进行比较研究，发现水稻基因组中的WRKY转录因子家族比较丰富，共有118个成员。
这些WRKY转录因子根据其结构特征和进化关系，可被分为三类：第一类WRKY转录因子，包含一个完整的WRKY结构域，并且具有C2H2锌指结构。
这类WRKY转录因子起着重要的调控作用。
在水稻的生长和发育过程中，WRKY45和WRKY62是比较重要的成员。
研究表明，WRKY45和WRKY62能够调控水稻的根系发育、抗氧化反应和逆境响应。
这些成员还能够调控水稻的花粉管生长和胚胎发育。
第二类WRKY转录因子，包含一个不完整的WRKY结构域和C2H2锌指结构。
这类WRKY转录因子的数量比较少，仅有4个成员。
这些成员在调控水稻叶片的发育、病害抗性方面发挥着重要的作用。
第三类WRKY转录因子，包含两个完整的WRKY结构域和一个C2H2锌指结构。
这类WRKY转录因子数量较多，共有64个成员。
这些WRKY转录因子在水稻的逆境响应、花粉管的发育、胚胎发育等方面发挥着主要的作用。
该类成员的不同结构域和启动子区域的变化不仅来源于水稻基因组的改变，也可以是单个基因在进化过程中的变异。
植物wrky转录因子结构特点及其生物学功能
植物wrky转录因子结构特点及其生物学功能
Wrky转录因子是一种调控植物基因表达的重要分子信号介导器。
它是家族中最大的一类蛋白基因顶级调控家族，通常参与植物的环境应答、抗病性建设及生长发育过程的调控。
本文将着重介绍植物wrky转录因子的结构特点及其生物学功能。
首先，植物 wrky转录因子的结构特点。
Wrky转录因子的基本结构是一个转录激活域
与N端的完整DNA结合域组成。
转录激活域包括WRKYGQK、WRKYGQH、WRKYGGR和WRKYGTS
等多个蛋白质保守序列（又称wrky结构元件），n端域有多种蛋白质序列，比如myb-
like结构元件，zinc指示域以及细胞壁结合域。
由于wrky结构元件高度保守，除了wrky 转录因子还可以用于人类、动物转录因子的检测和鉴定。
其次，植物wrky转录因子的生物学功能。
Wrky转录因子参与植物的多种生物学功能
调控，如：细胞质膜和细胞壁的生物学调节，淀粉代谢调控，植物抗病性的提高，叶绿体
光合作用和叶片呼吸过程的调控，光合作用环境适应性和开花过程的控制以及氮素利用效
率调控等。
此外，wrky转录因子还可参与植物的水稻、小麦和苹果等的品种育种。
玉米WRKY基因功能分析
玉米WRKY基因功能分析作者：决登伟桑雪莲舒波刘丽琴王一承石胜友来源：《南方农业学报》2017年第06期摘要：【目的】分析WRKY基因在玉米生长发育及逆境胁迫下的功能，为阐明WRKY家族基因在玉米生长和逆境响应机制中的功能和作用打下基础。
【方法】利用生物信息学技术从玉米基因组中得到3个进化关系较近的WRKY基因，应用在线预测软件对3个基因的功能和结构进行分析，并运用荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）分析3个基因在玉米不同组织及在高盐、低温和干旱胁迫下的表达模式。
【结果】从玉米基因组中得到ZmWRKY22-like、ZmWRKY55-like和ZmWRKY74-like 3个玉米WRKY转录因子家族基因，预测表明3个蛋白均定位于细胞核。
荧光定量PCR分析结果表明，3个基因在玉米的不同器官中均有表达，但具有组织表达特异性。
高盐处理24 h，ZmWRKY55-like基因的表达量上升为对照的4.5倍；低温处理24 h，ZmWRKY74-like基因的表达量上升为对照的2.1倍。
【结论】ZmWRKY22-like、ZmWRKY55-like和ZmWRKY74-like基因可能在玉米果实发育过程中起到一定作用，其中ZmWRKY55-like和ZmWRKY74-like基因可能分别参与植物对盐和低温胁迫的响应。
关键词：玉米；WRKY转录因子；功能分析；非生物胁迫中图分类号： S512 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）06-0945-07Functional analysis for maize WRKY geneAbstract：【Objective】The function of maize WRKY gene in growth and stress was studied，in order to lay a foundation for researching the function of WRKY family genes in the growth and response mechanisms of stress in maize. 【Method】 Three WRKY genes which showed a close evolutionships in maize genome were found by using bioinformatics technology. Meanwhile， the structure and function of those ZmWRKY genes were analyzed. In addition， the expression levels of ZmWRKY genes in different maize tissues and under high salt， low temperature and drought stress were analyzed by fluore-scence quantitative RT-PCR（qRT-PCR）. 【Result】Three WRKY transcription factor genes （ZmWRKY22-like，ZmWRKY55-like and ZmWRKY74-like） in maize were identified. It was predicted that these three proteins were all localized in nucleus. Fluorescence quantitative PCR assay showed that ZmWRKY22-like，ZmWRKY55-like and ZmWRKY74-like expressed in all tested maize tissues and had differential expressions. The expression of ZmWRKY55-like was up-regulated about 4.5 times under high salinity treatment for 24 h and that of ZmWRKY74-like was up-regulated about 2.1 times under low temperature stress. 【Conclusion】ZmWRKY22-like， ZmWRKY55-like and ZmWRKY74-like genes might play a role in maize fruit growth. ZmWRKY55-like and ZmWRKY74-like may be involved into plant response to salt and low temperature stress respectively.Key words： maize； WRKY transcription factor； functional analysis； abiotic stress0 引言【研究意义】WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类重要转录因子，因其N-末端含有高度保守的WRKYGQK氨基酸序列而得名，是高等植物中10个最大转录因子家族之一。
植物WRKY转录因子及其参与的方法特征分析2500字
植物WRKY转录因子及其参与的方法特征分析2500字本文转载《天津农业科学》由于植物的固着属性及自然界的环境变化，农林作物等植物时刻遭受着各种生物和非生物的胁迫，如病虫害、干旱、低温、高盐等，这些胁迫经常发生在植物生长发育的不同阶段，进而限制了植物的器官生长、组织发生和果实成熟等。
为了适应多变的环境条件，植物自身存在着复杂的胁迫应答机制，从而实现在不同生长环境条件下正常生长发育。
基于分子水平的胁迫应答信号转导在这一过程中起到了至关重要的作用，因此，阐明胁迫响应信号转导分子机制、识别相关调控因子是研究植物抗逆的关键。
WRKY转录因子作为一种多效性、瞬时性转录因子，能够参与多种生物或非生物胁迫反应以及植物发育等生理过程[1-2]，但其在脱落酸（ABA）响应的逆境胁迫信号转导中的作用研究较少。
研究表明，ABA作为传统的植物激素之一，在植物逆境胁迫信号转导机制中扮演重要角色[3]。
笔者主要从WRKY转录因子在非生物胁迫响应过程中的作用及其参与的ABA信号转导方面阐述最近的研究进展。
1 植物WRKY转录因子2 WRKY转录因子参与的ABA信号转导2.1 ABAR受体介导的ABA信号转导ABAR普遍存在于植物的绿色和非绿色组织，在植物细胞中发挥多重功能，不仅参与叶绿素合成，也是质体与细胞核之间信号转导的重要组分。
研究表明，在种子发芽、生长和气孔运动过程中ABAR作为受体，能够特异性结合ABA，参与ABA信号转导，并正向调控信号转导的发生[22]。
通过免疫荧光技术和酵母双杂交筛选证明，ABAR定位于叶绿体膜边缘，能够横跨叶绿体膜，并且其N末端和C末端在基质一侧，C末端能够结合ABA或与一组拟南芥WRKY转录因子（AtWRKY18、AtWRKY40、AtWRKY60）相互作用[6, 26]。
其中ABAR与AtWRKY40的相互作用表明，AtWRKY40作为主要的负调控因子，可抑制ABA响应基因如ABI5的表达。
水稻转录因子基因的克隆及功能研究
水稻转录因子基因的克隆及功能研究水稻作为人类的主食之一，一直占据着非常重要的地位。
因此，对于水稻的研究也一直备受关注。
其中，转录因子基因是研究水稻的一个重要领域。
接下来让我们来聊一下水稻转录因子基因的克隆及功能研究。
一、转录因子的定义转录因子是指可以将DNA转录成RNA的蛋白质。
这些蛋白质可以结合到DNA上，在特定的促进子和启动子上起作用，使转录酶精确地识别这些基序，进而转录成RNA。
这些RNA可以被翻译成蛋白质或其它功能性RNA。
因此，转录因子起到了非常重要的作用。
二、水稻转录因子基因的重要性水稻中有许多的基因被发现，其中许多是通过转录因子调控的。
转录因子能够控制水稻生长发育的各个方面，如叶片的形态、开花时间、激素的反应等。
因此，水稻转录因子基因的研究对于理解水稻的各个方面非常重要。
三、水稻转录因子基因的克隆1. 克隆的过程水稻转录因子的克隆一般分为两个步骤：先通过基因组预测和测序确定转录因子家族成员的序列信息，然后进行克隆。
在克隆的过程中需要设计引物，并进行PCR扩增。
如果扩增过程顺利，就可以获得目的DNA。
如果扩增过程出现问题，可以调整PCR条件或重新设计引物。
2. 方法选择水稻转录因子基因的克隆有多种方法，如PCR扩增、cDNA克隆、BAC克隆等。
其中，PCR扩增是最常用的方法，因为它可以快速、高效地克隆出目的DNA。
四、水稻转录因子基因的功能研究1. 功能鉴定对于克隆出来的水稻转录因子基因，可以采用功能鉴定的方法来研究其功能。
这些方法通常包括基因功能组学、蛋白质相互作用、表达谱、转基因研究等。
2. 意义水稻转录因子基因的研究对于水稻的栽培、生长发育、抗病性等方面具有重要意义。
这些研究可以提高水稻的产量和质量，并提高水稻的耐受性和适应性。
五、研究进展近年来，对水稻转录因子基因的研究取得了许多进展。
例如，一些已知的水稻转录因子基因已经通过基因功能组学、表达谱分析、转化和反义遗传学等手段进行了功能鉴定。
一种编码水稻转录因子WRKY蛋白的基因及其表达载体与应用[发明专利]
![一种编码水稻转录因子WRKY蛋白的基因及其表达载体与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/42b3c9da3968011ca200916e.png)
专利名称：一种编码水稻转录因子WRKY蛋白的基因及其表达载体与应用
专利类型：发明专利
发明人：彭喜旭,王海华,谢宗华,胡耀军,唐新科,周平兰,邓小波,何艳
申请号：CN201110175104.2
申请日：20110627
公开号：CN102260683A
公开日：
20111130
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种编码水稻转录因子WRKY蛋白的基因及其表达载体与应用。
本发明基因在水稻根、茎、叶、花、穗等组织中有表达，根、花中表达丰度最高，其次为茎、叶，穗中的丰度低。
本发明基因受茉莉酸、乙烯和水稻纹枯病菌诱导，而水杨酸则抑制其表达。
本发明基因编码的蛋白具有转录激活活性，超表达转基因株系的T2代水稻植株对纹枯病的抗性增强，表明该基因是植物抗病防卫反应的正调节因子，可以应用于水稻等作物的抗病分子育种工程。
申请人：湖南科技大学
地址：411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2号
国籍：CN
代理机构：湘潭市汇智专利事务所
代理人：宋向红
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中国农业科学2015,48(5):851-860Scientia Agricultura Sinicadoi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.03收稿日期：2014-09-19；接受日期：2014-11-13基金项目：转基因生物新品种培育重大科技专项（2014ZX0800203B ）、陕西省科技计划项目（2013K02-01，2014K02-04-05）、西北农林科技大学2014年唐仲英作物育种基金联系方式：祖倩丽，E-mail ：xjzuqianli@ 。
通信作者张小红，E-mail ：zhxh2493@ ；通信作者闵东红，E-mail ：mdh2493@谷子WRKY36转录因子的分子特性及功能鉴定祖倩丽1,2，尹丽娟2，徐兆师2，陈明2，周永斌1,2，李连城2，马有志2，闵东红1，张小红1（1西北农林科技大学/旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西杨凌712100；2中国农业科学院作物科学研究所/农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程/农业部麦类生物学与遗传育种重点实验室，北京100081）摘要：【目的】干旱等非生物胁迫严重影响了植物的生长和作物的产量。
WRKY 转录因子广泛参与了植物生长发育、形态建成和代谢调控等过程，在调控非生物胁迫响应中也扮演着十分重要的角色。
分析谷子SiWRKY36的分子特性和功能，解析谷子转录因子的抗逆调控机制。
【方法】通过对干旱胁迫谷子转录组测序结果分析，获得了一个WRKY 转录因子SiWRKY36；利用生物信息学的方法分析谷子SiWRKY36的分子特性；根据SiWRKY36蛋白序列进行同源性搜索，得到与谷子SiWRKY36蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列；使用MEGA5对谷子SiWRKY36蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树；利用MEME 和SMART 在线工具进行蛋白序列分析；利用GSDS 和PHYRE2在线工具分别对谷子SiWRKY36基因结构和三级结构进行分析；从谷子基因组数据库Phytozome 获取谷子SiWRKY36上游2000bp 作为启动子；用PLACE 数据库对SiWRKY36启动子顺式作用元件进行分析；利用实时荧光定量PCR 检测SiWRKY36在不同胁迫条件下（PEG、低温、NaCl、MeJA、ABA、GA 和SA、H 2O 2）的表达模式；分别以8种胁迫处理的谷子cDNA 作为模板，以谷子Si001873m.g 为内参，以SYBR Green 染料法进行real-time PCR。
用实时荧光定量PCR 仪进行PCR 扩增；将SiWRKY36的cDNA 序列连入带有CaMV 35S 启动子的pBI121表达载体中，构建表达载体pBI121-SiWRKY36，转入农杆菌，侵染野生型拟南芥得到转基因株系。
用T 3转SiWRKY36拟南芥植株进行抗性鉴定。
【结果】谷子SiWRKY36全长1485bp，基因编码区包含UTR 区和3个内含子以及4个外显子，与柳枝稷亲缘性最高，属于WRKY 转录因子家族的第一类。
SiWRKY36编码蛋白包含2个WRKY 保守域，预测的SiWRKY36蛋白三级结构包含2个α螺旋结构和3个β折叠结构。
启动子元件分析表明SiWRKY36包含ABA-responsive element（ABRE）、MYB、MYC、low-temperature-responsive element（LTRE）、GT-1等多种逆境胁迫应答元件。
实时荧光定量PCR 结果显示SiWRKY36对多种非生物胁迫和激素均有不同程度的响应，但在H 2O 2和低温处理下基因表达量无明显变化；亚细胞定位结果表明SiWRKY36蛋白主要定位于细胞核中。
抗性鉴定结果显示，在不进行任何处理的MS 培养基上，野生型拟南芥和过表达株系拟南芥的长势基本一致；在2%PEG 的处理条件下，3个转基因株系的根长、根的总表面积和根的总体积要大于野生型拟南芥。
【结论】SiWRKY36转基因植株可能对轻度干旱有一定的抗性。
关键词：谷子；WRKY 转录因子；胁迫响应；亚细胞定位；抗逆性Molecular Characteristics and Functional Identification of FoxtailMillet Transcription Factor WRKY36ZU Qian-li 1,2,YIN Li-juan 2,XU Zhao-shi 2,CHEN Ming 2,ZHOU Yong-bin 1,2,LI Lian-cheng 2,MA You-zhi 2,MINDong-hong 1,ZHANG Xiao-hong 1(1Northwest A &F University/State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas,Yangling 712100,Shaanxi ;2Institute of Crop Science,Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Triticeae Crop,Ministry of Agriculture,Beijing 100081)852中国农业科学48卷Abstract:【Objective】Abiotic stresses seriously affect the plant growth development and the crop yield.WRKY transcription factors play a key role in the regulatory mechanism.This study provided experimental data for further study of the molecular characteristics and the function of SiWRKY36gene.【Method】SiWRKY36gene was isolated from the drought-treated foxtail millet transcriptome profile.Bioinformatics methods were used to analyze the molecular properties of the SiWRKY36gene.Homologous sequences of SiWRKY36were selected from the Phytozome program.Homologous analysis and multiple alignments were performed with MEGA5.MEME and SMART online tools were used for protein sequence analysis.GSDS and PHYRE2online tools were used to analyze gene structure and tertiary structure of SiWRKY36,respectively.Quantitative real-time PCR(qRT-PCR)was used to examine the expression pattern of SiWRKY36gene in different abiotic stresses and phytohormone treatments.Full length SiWRKY36 cDNA was ligated into the vector to construct an expression vector for wild-type Arabidopsis plant.The pBI121-SiWRKY36 expression vector was introduced into Agrobacterium tumefaciens strain cells.Transgenic plants were used for resistance identification experiment.【Result】SiWRKY36shared a high similarity with switchgrass and belonged to GroupΙof WRKY family including two WRKYGQK conserved domains.The predicted tertiary structure of SiWRKY36contained two alpha helix and three beta folds.SiWRKY36was mainly located in nucleus.The expression pattern showed that SiWRKY36was involved in responses to various abiotic stresses and exogenous hormones,which was similar with the promoter analysis.The total root length, root surface area and root volume were slightly different between three SiWRKY36lines and wild-type plants in drought treatment (2%PEG)in Arabidopsis plants.【Conclusion】SiWRKY36transgenic plants have a certain resistance under mild drought conditions.Key words:Foxtail millet;WRKY transcription factor;stress responses;subcellular localization;stress resistance0引言【研究意义】植物在生长发育过程中面临着病、虫、害等生物逆境的胁迫和干旱、高温以及冷害等非生物逆境的胁迫。