辣椒抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的研究進展

張 余,章毅穎,任 麗,鄧 姍,趙 洪,褚云霞,陳海榮

(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所,上海 201403;農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試(上海)分中心,上海 201415;上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點實驗室,上海 201403)

辣椒(Capsicum spp.L)為茄科辣椒屬植物,起源于中南美洲熱帶及亞熱帶地區(qū),16世紀(jì)傳入中國。辣椒具有特殊的辛辣味,早期主要以花椒替代品出現(xiàn),隨著人們對辣椒認(rèn)識的深入,目前已形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈,覆蓋食品、醫(yī)療、工業(yè)等行業(yè)[1-2]。辣椒具有比較好的適應(yīng)性,地理分布十分廣泛、品種資源多樣性非常豐富。辣椒屬有30多個種,其中,一年生辣椒(C.annuumL.)、灌木狀辣椒(C.frutescensL.)、中國辣椒(C.chinenseJacq.)、漿果狀椒(C.baccatumL.)和絨毛辣椒(C.pubescensKeep.)為5個重要的栽培種[3]。FAO(http:∕∕www.FAO.org)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,我國辣椒種植面積為77.16萬hm2,產(chǎn)量為1 821.4萬t,均居世界首位。

逆境因子分為兩類,一類為生物脅迫,另一類為非生物脅迫。辣椒生產(chǎn)過程中的生物脅迫因子主要包括青枯菌、疫霉菌、疫病等,非生物脅迫因子主要包括干旱、鹽漬化、高溫、低溫以及重金屬污染等。逆境條件下,植物細胞的受體蛋白感受外界刺激信號,在體內(nèi)產(chǎn)生小分子類物質(zhì),其作為第二信使通過激酶級聯(lián)反應(yīng)激活一系列轉(zhuǎn)錄因子(Transcriptionfactor,TF),促進逆境應(yīng)答相關(guān)基因的表達,以增強植物對逆境的抗性[4]。目前,植物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約64種轉(zhuǎn)錄因子家族[5]。本文主要對辣椒AP2∕ERF、WRKY、bZIP、NAC、MYB轉(zhuǎn)錄因子家族的分類以及在抗逆過程中的作用進行綜述,以期為辣椒抗逆相關(guān)分子標(biāo)記的開發(fā)和抗逆育種提供參考。

1 AP2∕ERF轉(zhuǎn)錄因子家族

1.1 CaAP2∕ERF轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點

AP2∕ERF轉(zhuǎn)錄因子家族因其序列含有保守的AP2∕ERF DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域而得名,AP2∕ERF家族共分為AP2、ERF、RAV和其他(Soloist)四個亞家族,AP2亞家族含有2個AP2結(jié)構(gòu)域,ERF亞族含有1個AP2結(jié)構(gòu)域,RAV亞家族包含1個AP2結(jié)構(gòu)域和1個B3結(jié)構(gòu)域。ERF亞家族根據(jù)保守結(jié)構(gòu)域中第14位和第19位的氨基酸可以進一步分為DREB和ERF亞組[6]。辣椒中存在175個AP2∕ERF轉(zhuǎn)錄因子成員,其中29個成員含有2個AP2結(jié)構(gòu)域;CaAP2∕ERF152含有B3保守結(jié)構(gòu)域,屬于RAV亞家族;CaAP2∕ERF140與其他ERF具有很低的同源性,歸類于Soloist亞家族;其余144個成員序列中僅包含1個AP2結(jié)構(gòu)域,屬于ERF亞家族[7]。

1.2 CaAP2∕ERF轉(zhuǎn)錄因子參與辣椒抗逆

辣椒AP2∕ERF轉(zhuǎn)錄因子家族成員在植物抵抗非生物脅迫和生物脅迫過程中發(fā)揮著重要作用。CaERFLP1,ERF亞家族第IV組成員,受青枯病、高鹽、乙烯以及機械損傷誘導(dǎo)表達,煙草中過表達CaERFLP1基因,促進了多個與抗病相關(guān)基因的表達,這些上調(diào)表達基因的啟動子區(qū)含有AP2∕ERF家族結(jié)合的GCC-box保守元件,可進一步提高植株對假單胞桿菌和鹽脅迫的抗性[8]。Hong等[9]利用消減雜交技術(shù)從干旱脅迫后的辣椒根中分離得到了14個受干旱誘導(dǎo)的cDNA序列,其中CaDREBLP1編碼一個DREB亞家族轉(zhuǎn)錄因子,該轉(zhuǎn)錄因子基因的表達受干旱、高鹽誘導(dǎo)。CaERF4基因受茉莉酸甲酯、乙烯、青枯菌以及高溫誘導(dǎo)表達[10]。CaERF109基因受低溫誘導(dǎo),而激素赤霉素、生長素、茉莉酸甲酯不能誘導(dǎo)該基因的表達[11]。CaERF5基因受水楊酸、茉莉酸甲酯、乙烯以及青枯菌誘導(dǎo)表達,異源表達CaERF5基因能夠促進抗病相關(guān)基因以及防御相關(guān)基因的表達,增強煙草對青枯病菌的抗性[12]。鄭井元等[13]研究發(fā)現(xiàn),CaERF18基因的表達受南方根結(jié)線蟲誘導(dǎo)表達。表明ERF基因在應(yīng)答不同逆境脅迫時存在一定的特異性。

CaAIEF1基因受干旱、高鹽、ABA誘導(dǎo)表達,異源表達CaAIEF1基因促進逆境相關(guān)基因的表達,正向參與干旱和ABA信號途徑[14]。辣椒受疫病侵染后CaPT1基因表達上調(diào),VIGS(病毒誘導(dǎo)基因沉默)介導(dǎo)的基因沉默削弱了辣椒對疫病的抗性[15]。Yi等[16]研究表明,CaPF1(Capsicum annuum pathogen and freezing tolerance-related protein1)基因受乙烯、茉莉酸甲酯等激素以及鹽、低溫、甘露醇等脅迫的誘導(dǎo)表達,異源表達CaPF1能夠增強擬南芥對病原菌(P.syringae pv tomatoDC3000)以及凍害(-6℃)的抗性。馬鈴薯中異源表達CaPF1基因顯著提高了其對低溫、高溫、重金屬等非生物逆境因子的抗性。裸子植物弗吉尼亞松(Pinus virginianaMill.)中表達辣椒CaPF1基因增強了其對高溫、重金屬以及病原菌蘇云金芽孢桿菌和表皮葡萄球菌的抗性[17]。此外,過表達CaPF1基因能夠維持北美白松(Pinus strobusL.)體內(nèi)的多胺水平,增強對高鹽、干旱以及凍害的耐受性。綜上,辣椒CaPF1基因通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的代謝過程,提高植物在不同逆境下的適應(yīng)性[18]。

CaERF064受乙烯、水楊酸、茉莉酸誘導(dǎo)表達,瞬時表達CaERF064能夠誘導(dǎo)細胞發(fā)生程序性死亡,CaERF064基因的沉默抑制了抗病相關(guān)基因CaBPR1、CaPO2和CaSAR82的表達,削弱了辣椒對疫病的抗性,過表達CaERF064能夠增強煙草對疫病的抗性,表明CaERF064基因在辣椒對疫病應(yīng)答方面起正調(diào)節(jié)作用[7,19]。CaRAV1包含一個AP2結(jié)構(gòu)域和B3結(jié)構(gòu)域,黃單孢桿菌侵染后,CaRAV1基因的表達顯著上調(diào),擬南芥中異源表達CaRAV1提高了PR相關(guān)基因的表達,增強了對假單孢桿菌的抗性,同時轉(zhuǎn)基因過表達植株對干旱和高鹽的耐受性也顯著增強[20]。CaRAV1蛋白與氧化還原蛋白CaOXR1共定位于細胞核中,并且在體內(nèi)發(fā)生互作,病毒介導(dǎo)CaRAV1或者CaOXR1∕CaRAV1基因的沉默顯著削弱了植株耐鹽性和滲透脅迫能力,擬南芥中過表達CaRAV1、CaOXR1和CaOXR1∕CaRAV1基因增強了植株對活體營養(yǎng)型卵菌的抗性和非生物脅迫的耐受性,表明辣椒通過CaOXR1∕CaRAV1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑實現(xiàn)對多種逆境的調(diào)節(jié)[21]。

2 WRKY轉(zhuǎn)錄因子家族

2.1 CaWRKY轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點

WRKY轉(zhuǎn)錄因子家族保守結(jié)構(gòu)域包含典型的7肽核心序列WRKYGQK,辣椒基因組中存在62個CaWRKY基因,根據(jù)WRKY結(jié)構(gòu)域數(shù)目和鋅指結(jié)構(gòu)的特征,WRKY轉(zhuǎn)錄因子家族分為三類:第1類由2個WRKY結(jié)構(gòu)域和C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域組成,包含13個成員;第2類由1個WRKY結(jié)構(gòu)域和C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域組成,包含40個成員,根據(jù)結(jié)構(gòu)域保守氨基酸的差異進一步分為2a、2b、2c、2d、2e這5個亞類,分別含有4、6、16、6和8個成員;第3類由1個WRKY結(jié)構(gòu)域和C2HC鋅指結(jié)構(gòu)域組成,包含9個成員[22]。第二類中的2c亞組,16個成員中的13個包含完整的WRKY保守結(jié)構(gòu)域,而CaWRKY1包含了1個WRKY保守結(jié)構(gòu)域但缺乏鋅指motif;CaWRKY58缺乏保守的WRKY核心序列,但包含鋅指motif;CaWRKY3包含保守的WRKY結(jié)構(gòu)域,但鋅指結(jié)構(gòu)域不是典型的C-X4-C-X23-H-X1-H。盡管CaWRKY12含有不完整的鋅指結(jié)構(gòu),但仍然歸類為2d亞組,此外,CaWRKY 39、CaWRKY50、CaWRKY56和CaWRKY62包含非典型的WRKYGKK多肽,CaWRKY17包含WRKYGMK,CaWRKY51包含WRKYGHK多肽[23]。

2.2 CaWRKY轉(zhuǎn)錄因子參與辣椒抗逆

王倩倩等[24]研究表明,CaWRKY14基因受ABA、高溫、高鹽、干旱以及疫霉菌誘導(dǎo)表達,CaWRKY14基因沉默后削弱了辣椒植株對疫霉菌的抗性。CaWRKY8和CaWRKY13基因的表達受高溫和高鹽誘導(dǎo)表達,此外CaWRKY8還受疫霉菌及干旱誘導(dǎo)表達,而CaWRKY13受低溫誘導(dǎo)表達[25-26]。劉志欽等[27]研究發(fā)現(xiàn),辣椒CaWRKY5基因啟動子-886—489位置存在應(yīng)答青枯菌侵染的作用元件。CaWRKY2受辣椒輕斑駁病毒、黃單胞菌、ETH、SA、MeJA和機械損傷誘導(dǎo)表達[28]。辣椒青枯菌、疫病、煙草花葉病毒均能夠誘導(dǎo)CaWRKY30基因的表達,有毒性的根結(jié)線蟲侵染和MeJA處理后CaWRKY30基因表達受到了明顯抑制[29]。

干旱和高鹽脅迫條件下,異源表達CaWRKY27基因?qū)е铝梭w內(nèi)ABA合成、ROS解毒以及多胺合成相關(guān)基因下調(diào)表達,植株的抗逆性減弱,而CaWRKY27基因的沉默植株則表現(xiàn)出相反的結(jié)果[30]。外源SA、ETH、MeJA以及青枯菌能夠誘導(dǎo)CaWRKY27基因的表達,煙草中異源表達CaWRKY27基因顯著提高了其對青枯菌的抗性,沉默該基因則表現(xiàn)出相反的表型[31]。過表達CaWRKY20基因促進抗逆相關(guān)基因CaNPR1、CaDEF1、CaACO、CaHsfA2和CaHSP24的表達,沉默CaWRKY20基因,辣椒植株對青枯病的抗性顯著降低,異源表達CaWRKY20基因,煙草對青枯病的抗性顯著提高[32]。CaWRKY58編碼一個I型WRKY轉(zhuǎn)錄因子,在辣椒調(diào)節(jié)青枯菌侵染過程中發(fā)揮負(fù)向作用[33]。

CaWRKY40基因的表達受JA、SA、ETH、高溫高濕和青枯菌的誘導(dǎo),異源表達CaWRKY40基因顯著提高煙草對青枯菌以及高溫的耐受性,而辣椒CaWRKY40基因的沉默削弱了植株對青枯菌以及高溫的抗性[34]。CaWRKY22基因的表達受多種激素以及青枯菌的誘導(dǎo),直接參與CaPR1、CaDEF1、CaWRKY40等基因的調(diào)節(jié),與CaWRKY40之間表現(xiàn)出反饋調(diào)節(jié)關(guān)系,此外,CaWRKY22還與CaWRKY6、CaWRKY27和CaWRKY58存在復(fù)雜的調(diào)控關(guān)系[35]。CaWRKY6基因的表達受高溫、高濕、青枯菌、JA、ETH以及ABA的誘導(dǎo)表達,能夠結(jié)合CaWRKY40基因啟動子區(qū)的W-box(TTGACCY)元件[36]。何水林等[36-37]通過對CaWRKY40轉(zhuǎn)錄因子作用的靶基因進行篩選,獲得了一批直接受CaWRKY40調(diào)節(jié)的基因,如CaC3H14、CaHIR1、CaPO2、CaDEF1、CabZIP53等,由此推斷辣椒CaWRKY40基因在調(diào)節(jié)青枯菌侵染的信號途徑方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。CaWRKY71與CaWRKY40二者相互作用,沉默CaWRKY71基因?qū)е驴共∠嚓P(guān)基因CaPR1、CaNPR1、CaDEF1、CaABR1等表達下調(diào),增強了辣椒對青枯菌的敏感性[38]。CaWRKY3基因在應(yīng)答青枯菌侵染過程中起負(fù)調(diào)節(jié)作用[39]。黃雪盈等[40]研究發(fā)現(xiàn),CaWRKY40b與CaWRKY40同源,青枯菌侵染后其表達水平發(fā)生顯著下調(diào),CaWRKY40b基因沉默植株對青枯菌的抗性顯著減弱;過表達CaWRKY40b-SRDX后(SRDX起嵌合阻遏作用)表現(xiàn)出相同的結(jié)果[41]。此外,CaWRKY40與CaCDPK15在轉(zhuǎn)錄水平上反饋調(diào)節(jié)辣椒對青枯菌的抗性[42]。根結(jié)線蟲是辣椒的主要病害之一,目前辣椒生產(chǎn)中根結(jié)線蟲抗性品種相對較少,鄭井元[43]通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)獲得了2個應(yīng)答根結(jié)線蟲入侵的WRKY基因CaWRKY6和CaWRKY30,轉(zhuǎn)基因試驗證明CaWRKY30基因在應(yīng)答根結(jié)線蟲入侵過程中起負(fù)向調(diào)節(jié)作用,而CaWRKY6在應(yīng)答根結(jié)線蟲入侵中的作用不顯著。

3 bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族

3.1 CabZIP轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點

bZIP轉(zhuǎn)錄因子是由其保守的堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域來命名,核心保守結(jié)構(gòu)域由基本區(qū)(basic region)和ZIP區(qū)組成,其中基本區(qū)含有結(jié)合DNA的N-x7-R∕K以及一個NLS(核定位信號),ZIP區(qū)由亮氨酸的七肽重復(fù)結(jié)構(gòu)(L-X6-L-X6)組成。bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族可以結(jié)合A-box(TACGTA)、T-box(AACGTT)、C-box(GACGTC)、G-box(CACGTG)以及Gcn4(G∕CTCA)順式作用元件。魏瑞敏等[44]將辣椒bZIP分為10個組,分布于辣椒11條染色體,含54個基因,分別具有0—11個內(nèi)含子。Gai等[45]在辣椒品種‘Zunla-1’和‘CM334’中分別篩選到了59個、55個完整的bZIP基因。

3.2 CabZIP轉(zhuǎn)錄因子參與辣椒抗逆

在干旱脅迫或者外源ABA處理條件下,馬鈴薯中異源表達辣椒bZIP轉(zhuǎn)錄因子CaBZ1基因,可促進植株體內(nèi)抗逆相關(guān)基因CYP707A1、CBF、NAC-like的表達,導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度、葉片失水速率、葉綠素含量顯著降低,產(chǎn)量顯著增加[46]。煙草中瞬時表達CabZIP1,可通過結(jié)合CaPR-1基因啟動子區(qū)的G-box促進PR-1基因表達,參與辣椒抗病相關(guān)途徑的調(diào)節(jié)[47]。CaDILZ1(Capsicum annuum Drought-Induced Leucine Zipper1),屬于bZIP家族D組成員,該基因的表達受ABA、干旱、高鹽誘導(dǎo),與CaDSR1調(diào)控網(wǎng)絡(luò)共同參與辣椒抗旱過程[48]。CaASRF(Capsicum annuum ABA Sensitive RING Finger E3ligase1),編碼一個泛素連接酶,通過調(diào)節(jié)bZIP轉(zhuǎn)錄因子CaAIBZ1和CaAIBZ1的穩(wěn)定性正向調(diào)節(jié)植物的抗旱性,表明這兩個CabZIPs轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)節(jié)植物抗旱過程中發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)作用[49-51]。

煙草中異源表達CabZIP1可以提高煙草耐鹽能力,但對青枯菌表現(xiàn)敏感,辣椒中CabZIP1基因的沉默導(dǎo)致植株對鹽脅迫的敏感性增強而對青枯菌的抗性顯著增強,此外過表達植株對ABA的敏感性顯著減弱[52]。CabZIP53為CaWRKY40轉(zhuǎn)錄因子的靶蛋白,青枯菌侵染誘導(dǎo)CabZIP53基因的表達,VIGS介導(dǎo)的CabZIP53基因沉默植株在青枯菌侵染后,其體內(nèi)CaPR1、CaNPR1和CaHIR1等抗病相關(guān)基因發(fā)生下調(diào),削弱了辣椒對青枯菌的抗性[53]。青枯菌和高溫高濕環(huán)境能夠誘導(dǎo)CabZIP63基因的表達,該基因通過結(jié)合自身以及CaWRKY40啟動子區(qū)的C-box或者G-box參與調(diào)節(jié)其表達水平,沉默CabZIP63基因?qū)е旅庖咭约案邷叵嚓P(guān)基因的表達發(fā)生下調(diào)[54]。

Lee等[55]從黃單胞桿菌侵染后的辣椒材料中克隆了一個bZIP轉(zhuǎn)錄因子CAbZIP1基因,異源表達該基因顯著提高了擬南芥抵抗丁香假單胞菌(Pseudomonas syringaepv.tomatoDC3000)侵染能力,同時增強了植株抗旱、耐鹽以及抗氧化的能力。VIGS介導(dǎo)的CabZIP2基因沉默降低了與防御相關(guān)的基因CaBPR1和CaAMP1的表達,增強了植株對黃單孢桿菌的敏感性,而過表達植株則表現(xiàn)出相反的表型[56]。Lee等[57]分離出辣椒輕斑駁病毒相關(guān)基因PPI1(pepper-PMMV interaction1),該基因?qū)儆赽ZIP轉(zhuǎn)錄因子家族成員,其表達受不親和輕斑駁病毒及黃單孢桿菌誘導(dǎo),非生物脅迫SA、MeJA、ABA和H2O2不影響其表達,暗示著PPI1基因僅在防御方面發(fā)揮作用。

4 NAC轉(zhuǎn)錄因子家族

4.1 CaNAC轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點及分類

NAC轉(zhuǎn)錄因子家族為植物所特有,該轉(zhuǎn)錄因子家族序列的N端包含一個高度保守的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和C端可變的激活結(jié)構(gòu)域,N端結(jié)構(gòu)域進一步可以分為5個亞結(jié)構(gòu)域,根據(jù)結(jié)構(gòu)域和亞結(jié)構(gòu)域,NAC轉(zhuǎn)錄因子家族被分為兩組,I組和II組,這兩組可以進一步分為14個和4個亞組[58]。Diao等[59]通過全基因組測序發(fā)現(xiàn)104個NAC轉(zhuǎn)錄因子,這些轉(zhuǎn)錄因子主要集中在1、2、4、6號染色體上,共分為3組:I組中含有63個成員;II組中含10個成員;III組為茄科所特有,含有24個成員。CaNACs擁有0—8個內(nèi)含子,其中含2個以內(nèi)的內(nèi)含子數(shù)量的轉(zhuǎn)錄因子占到了78.9%(為83個)。

4.2 CaNAC轉(zhuǎn)錄因子參與辣椒抗逆

目前關(guān)于辣椒NAC轉(zhuǎn)錄因子在抗逆方面的研究較少,CaNAC45基因的表達受干旱、高鹽、ABA、SA、MeJA脅迫誘導(dǎo)[60]。Oh等[61]發(fā)現(xiàn),CaNAC1通過不兼容的過敏性細胞壞死來提高植物對非寄主病原菌和病毒的防御反應(yīng)。刁衛(wèi)平等[62]通過轉(zhuǎn)錄組鑒定到了21個應(yīng)答疫霉菌侵染的NAC轉(zhuǎn)錄因子基因,其中18個屬于Group1、3個屬于Group2,暗示NACs參與辣椒對疫霉菌侵染的應(yīng)答。

CaNAC72基因的表達受多種植物激素、非生物逆境以及青枯菌的誘導(dǎo)表達,煙草中異源表達CaNAC72基因顯著提高了植株對鹽脅迫的抗性,但對青枯菌的抗性顯著下降,暗示CaNAC72在參與調(diào)節(jié)逆境方面發(fā)揮雙重作用[63]。CaNAC35基因的表達受多種非生物逆境因子以及激素的誘導(dǎo)表達,CaNAC35基因沉默的植株在低溫、高鹽和滲透脅迫下抗性顯著降低,過表達轉(zhuǎn)基因植株則表現(xiàn)出相反的表型[64]。CaNAC2基因受低溫、高鹽、ABA誘導(dǎo),此外滲透脅迫和水楊酸抑制了CaNAC2的表達,基因沉默增強了其對冷脅迫的敏感性,但延緩了鹽脅迫下葉綠素的降解[65]。CaNAC36基因受乙烯、茉莉酸甲酯誘導(dǎo)表達,甘露醇、高鹽以及水楊酸能夠抑制其表達;煙草中表達CaNAC36顯著削弱了其對青枯菌以及鹽分的抗性[66]。Hou等[67]研究表明,CaNAC064基因正向調(diào)節(jié)辣椒對低溫的抗性。NAC轉(zhuǎn)錄因子CaBtf3(B transcription factor3)基因抑制了HR反應(yīng)相關(guān)基因的表達,導(dǎo)致對Tobacco mosaic virus(TMV)-P0病原菌的抗性減弱,煙草中沉默CaBtf3的同源基因NtBtf3表現(xiàn)出相似的結(jié)果[68]。

5 MYB轉(zhuǎn)錄因子家族

5.1 CaMYB轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點

MYB轉(zhuǎn)錄因子序列中均含有一個高度保守的MYB保守結(jié)構(gòu)域,該結(jié)構(gòu)域通常由0—4個不完全氨基酸序列重復(fù)(R)組成,每個重復(fù)區(qū)(R)包含約52個氨基酸,根據(jù)重復(fù)區(qū)(R)的數(shù)量,擬南芥中的MYB轉(zhuǎn)錄因子家族分為1R、2R、3R、4R共4個亞組[69]。居利香等[70]利用生物信息學(xué)方法從辣椒基因組中篩選到172個MYB轉(zhuǎn)錄因子,1R、2R、3R、4R亞組中分別含有61、105、5個和0個,此外,6R亞組為辣椒所特有。轉(zhuǎn)錄因子基因分布于辣椒的12條染色體上,絕大部分分布于染色體的末端,尚有14個MYB基因的染色體定位信息不清楚。此外,MYB基因含有0—5個內(nèi)含子,其中含有2個內(nèi)含子的基因數(shù)目占比47%。

5.2 CaMYB轉(zhuǎn)錄因子參與辣椒抗逆

MYB轉(zhuǎn)錄因子家族基因在花青素、果實生長發(fā)育、品質(zhì)等方面的調(diào)控作用比較多,而花青素與植物的品質(zhì)和抗逆性密切相關(guān)[71]。辣椒R2R3類型的轉(zhuǎn)錄因子CaMYB基因受多種脅迫處理表達,如高鹽、低溫、干旱、ABA等[72]。CaPHL8基因沉默后,與防御相關(guān)的標(biāo)記基因的轉(zhuǎn)錄水平降低,植株對青枯菌的免疫力降低,生長受到抑制,表明CaPHL8基因正向調(diào)節(jié)辣椒對青枯菌的抗性[73]。Mishra等[74]發(fā)現(xiàn)1個MYB轉(zhuǎn)錄因子基因CaMYB在高抗材料中的表達水平極顯著高于敏感材料。以上結(jié)果均表明,辣椒MYB轉(zhuǎn)錄因子家族在應(yīng)答逆境脅迫方面也發(fā)揮著重要作用。

6 展望

轉(zhuǎn)錄因子家族基因在不同植物中往往在功能上存在相關(guān)性,如擬南芥和水稻中bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族中的A組成員參與ABA信號途徑,調(diào)節(jié)氣孔開閉以及種子萌發(fā)等過程,辣椒bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族中的A組成員可能也具有相似的功能。不同轉(zhuǎn)錄因子(家族)在同一脅迫下可能發(fā)揮相同作用,這些轉(zhuǎn)錄因子間的調(diào)控存在著復(fù)雜的交叉作用,如Hwang等[75]從辣椒中分離出317個受冷脅迫相關(guān)的基因,包括AP2∕ERF、WRKY、bZIP等轉(zhuǎn)錄因子家族的基因。申磊[76]通過ChIP試驗揭示了CabZIP63能夠結(jié)合CaWRKY40基因的啟動子區(qū),參與CaWRKY40應(yīng)答的青枯菌以及高溫途徑;CabZIP、CaMYB、CaWRKY等基因同時參與對炭疽病的應(yīng)答;AP2轉(zhuǎn)錄因子CaPF1參與凍害和病原菌脅迫途徑[16-18,74]。此外,茄科或者辣椒所特有的轉(zhuǎn)錄因子參與的調(diào)控途徑可能為種屬所特有[77-78]。

盡管辣椒中多個轉(zhuǎn)錄因子被鑒定,然而大多數(shù)僅在表達層面作出了分析,關(guān)于轉(zhuǎn)錄因子在逆境中的功能研究相對有限,近年來植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展非常迅速,研究者們對辣椒的遺傳轉(zhuǎn)化也做了非常多的探索性工作,成功誘導(dǎo)出愈傷組織并分化出葉片,但很少能分化出根,這在很大程度上限制了辣椒基因功能的研究與利用。未來突破辣椒轉(zhuǎn)基因技術(shù)以及抗逆相關(guān)基因的挖掘和鑒定,對于改良辣椒品種、培育抗逆性強的辣椒品種具有重要意義。