文冠果WRKY轉(zhuǎn)錄因子的生物信息學(xué)分析

呂梓劍 金純伊 鄒吉祥 金 華

（大連民族大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 遼寧大連 116600）

轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor）一類(lèi)調(diào)控蛋白，在特定的時(shí)間與空間中目的基因以特定的強(qiáng)度進(jìn)行表達(dá)，可與多種蛋白質(zhì)作為轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體共同參與轉(zhuǎn)錄的繁雜起始過(guò)程[1]。WRKY 轉(zhuǎn)錄因子是一超級(jí)基因家族，參與多種植物進(jìn)程，并且還影響各種非生物脅迫過(guò)程[2-4]。文冠果（Xanthoceras sorbifolia Bunge），是一種中國(guó)特有的、適應(yīng)性強(qiáng)的木本油料樹(shù)種，廣泛種植于中國(guó)西北干旱和半干旱地區(qū)[5-6]。文冠果具有強(qiáng)大的根系和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，被認(rèn)為是一些半干旱和干旱地區(qū)植被恢復(fù)和防治水土流失、荒漠化的潛在樹(shù)種[7～9]。受環(huán)境等因素影響，大面積施肥成為不可完成的任務(wù)。因此，如何在氮缺乏的條件下更好地種植文冠果，成為亟待解決的問(wèn)題。

1 材料和方法

1.1 文冠果材料處理及轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

選取2月齡的文冠果幼苗葉片作為實(shí)驗(yàn)材料。用改良的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行澆灌。設(shè)置3 個(gè)氮濃度：2 Mm（對(duì)照）、0.2 Mm（低氮）和0 Mm（無(wú)氮），處理14 d 后采集植物葉片并迅速置于液氮中冷凍，后進(jìn)行RNA 提取和RNA-seq 測(cè)序。

1.2 文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子鑒定

將文冠果轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中的CDS 序列與植物轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)PlantTFDB v4.0[10]進(jìn)行比對(duì)，共得到了1 873 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，從中挑選得到WRKY 轉(zhuǎn)錄因子。

1.3 文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建

文冠果WRKY 家族蛋白通過(guò)對(duì)MEGA7.0 中的ClustalW進(jìn)行多序列比對(duì)，然后使用MEGA7.0 對(duì)部分文冠果和全部擬南芥WRKY 轉(zhuǎn)錄因子蛋白構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。

1.4 文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族的蛋白理化性質(zhì)分析方法

文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族的蛋白理化性質(zhì)分析方法：利用ExPASy 的在線工具ProtParam 工具（https://web.e xpasy.org/protparam/）對(duì)文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子蛋白的氨基酸數(shù)目（Number of amino acids）、分子量（Molecular weight）、理論等電點(diǎn)（Theoretical pI）、脂肪系數(shù)（Aliphatic index）和總平均親水性（Grand average of hydropathicity）等理化性質(zhì)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建分析

通過(guò)MEGA7.0 將文冠果和擬南芥WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族成員一同構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)（圖1）。根據(jù)圖中的進(jìn)化親緣關(guān)系，我們可以依據(jù)進(jìn)化樹(shù)將其分為9 類(lèi)：其中Ⅲ類(lèi)中文冠果WRKY 家族成員占比最多，為 12.7 %；其次為 II 類(lèi)（10.3 %）和I 類(lèi)（9.5 %）。

2.2 文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族的蛋白理化性質(zhì)分析

經(jīng)過(guò)ProtParam 在線工具對(duì)WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族的蛋白理化性質(zhì)分析得知，文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族的氨基酸數(shù)為63～611，相對(duì)分子量在66 997.63 至1 011.24 范圍之間。等電點(diǎn)最大為10.88、最小為4.91，其中等電點(diǎn)大于7的家族成員有43 個(gè)，說(shuō)明文冠果WRKY 家族蛋白質(zhì)偏向于弱堿性?？偲骄H水性為-1.480～-0.143，均為負(fù)值，這說(shuō)明文冠果WRKY 家族蛋白均為親水蛋白。

3 結(jié)論

本研究在文冠果低氮脅迫轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中得到了64 個(gè)文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建以及理化性質(zhì)分析。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)顯示，一些文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子與對(duì)低氮響應(yīng)的擬南芥WRKY 成員具有極高的同源性，推測(cè)其可能對(duì)低氮脅迫有響應(yīng)。理化性質(zhì)分析顯示，文冠果WRKY 轉(zhuǎn)錄因子家族成員偏于弱堿性，該家族蛋白均為親水蛋白，氨基酸數(shù)目為63～611；相對(duì)分子量為1 011.24～66 997.63，說(shuō)明該家族蛋白大小不一。這些分析與研究結(jié)果有助于對(duì)文冠果低氮響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子的進(jìn)一步探索。