園藝植物WRKY 基因功能研究進展

葉 紅，王 斌，任 飛，朱云娜，肖艷輝，何金明，王玉昆

（廣東省粵北食藥資源利用與保護重點實驗室/韶關(guān)學院生物與農(nóng)業(yè)學院，廣東 韶關(guān) 512005）

由于植物無法移動，因此生存環(huán)境的變化幾乎對其各生長發(fā)育階段均有影響。為適應(yīng)環(huán)境變化，植物進化出復雜的信號系統(tǒng)來感知各種生物和非生物刺激，并將這種能力保存并延續(xù)到下一代［1］。轉(zhuǎn)錄因子（Transcription Factors,TF）是生物體各種信號通路的重要組成部分，除了能對胞內(nèi)信號進行響應(yīng)外，還介導了植物對生物和非生物刺激的應(yīng)答過程。WRKY TF 是植物中最大的轉(zhuǎn)錄調(diào)控家族之一，其成員已在多種植物基因組中被鑒定。如蘿卜（Raphanussativus）［2］、空心菜（Ipomoeaaquatica）［3］和蘋果（Malus domestica）［4］等園藝植物的基因組中分別含有126、82、127 個WRKY基因家族成員。

典型的WRKY DNA 結(jié)合域的特征是在蛋白序列的N 端有1 個“WRKYGQK”的氨基酸基序，在其C 端含有非典型的鋅指結(jié)構(gòu)基序。隨著WRKY 成員在不同植物中被鑒定，發(fā)現(xiàn)WRKY蛋白的結(jié)構(gòu)和功能具有明顯的多樣性，其基因和蛋白質(zhì)數(shù)量、內(nèi)含子數(shù)量及DNA 結(jié)合序列在不同植物之間存在差異。依據(jù)WRKY 蛋白的一級結(jié)構(gòu)，該家族成員可聚類到7 個亞組，即Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe 和Ⅲ亞組。WRKY基因通過其兩端的特異性結(jié)構(gòu)域結(jié)合靶基因啟動子中的W-box 順式元件，從而激活或抑制靶基因轉(zhuǎn)錄［5］。越來越多的研究表明，WRKY TF 幾乎參與了植物所有的生長發(fā)育調(diào)控過程，且單個WRKY TF 可能參與多個信號調(diào)節(jié)通路［6］。相比模式植物擬南芥和其他主要糧食作物，WRKY基因家族成員及其生物學功能在園藝植物中的挖掘和揭示還不夠深入，但也取得了一些進展，因此有必要對已取得的成果進行歸納總結(jié)。本文綜述了目前園藝植物中WRKY基因家族的研究進展，以期為今后更加深入研究該家族成員功能提供參考。

1 WRKY 基因在園藝植物生物脅迫應(yīng)答中的作用

1.1 WRKY 基因在園藝植物病害中的作用

植物在生長發(fā)育過程中會遭受一系列生物脅迫，而病原體攻擊是其面臨的一大威脅。在長期的進化過程中，植物獲得了多種免疫應(yīng)答能力，通過相應(yīng)的免疫應(yīng)答通路對病原體進行抵抗。WRKY TF 相關(guān)研究結(jié)果（表1）表明，該家族的許多成員在植物免疫應(yīng)答相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮重要作用［5］。

表1 參與園藝植物生物脅迫應(yīng)答的WRKY 基因Table 1 WRKY genes involved in biotic stress responses in horticultural plants

在辣椒（Capsicumannuum）中，CaWRKY40b能夠調(diào)控一系列免疫相關(guān)基因的表達對青枯菌（Ralstoniasolanacearum）作出應(yīng)答［7］，過表達CaWRKY40基因能夠調(diào)節(jié)超敏反應(yīng)（Hypersensitive response,HR）相關(guān)基因和發(fā)病相關(guān)基因，從而增強辣椒對青枯菌的抗性［8］。CaWRKY6基因通過與CaWRKY40的啟動子結(jié)合從而激活其表達，進而增強辣椒對青枯菌的抗性［9］。此外，CaWRKY41基因的表達受到青枯病菌的誘導，瞬時沉默該基因的表達使辣椒對青枯菌的感病性增強，說明該基因參與正向調(diào)控辣椒對青枯菌的抗性［10］。黃單胞菌外蛋白S（Xanthomonas outer protein S）能夠與CaWRKY40a 蛋白結(jié)合并增強其穩(wěn)定性，從而降低辣椒對黃單胞菌的抗性［11］。CaWRKY50基因的表達受到炭疽菌（Colletotrichummusae）侵染的誘導，沉默該基因的表達增加了辣椒對炭疽菌的抗性，說明該基因是辣椒抗炭疽菌的負調(diào)控因子［12］。在中國野生葡萄（Vitispseudoreticulata）中克隆到的VpWRKY1和VpWRKY2基因在其異位表達的擬南芥中增強了其對白粉病菌的抗性［13］。此外，白粉病菌侵染能上調(diào)VpWRKY53基因的表達，在擬南芥中異源過表達VpWRKY53基因增加了轉(zhuǎn)基因擬南芥對番茄丁香假單胞菌PstDC3000的抗性［14］。從中國野生毛葡萄（Chinese wildV.quinquangularis）中克隆到的VqWRKY52基因也與白粉病菌的抗性有關(guān)，其在受到白粉病菌侵染24 h 后顯著表達。在擬南芥中異位表達VqWRKY52基因增強了轉(zhuǎn)基因擬南芥對白粉病菌的抗性［15］。VqWRKY31基因也能對白粉病菌侵染作出響應(yīng)，并促進代謝途徑中基因的表達和許多抗病相關(guān)代謝產(chǎn)物的積累，包括二苯乙烯、類黃酮和原花青素，從而增強葡萄的白粉病抗性［16］。中國野生毛葡萄VqWRKY6 能夠和轉(zhuǎn)錄因子VqbZIP1 互作形成轉(zhuǎn)錄復合體。共同過表達VqWRKY6和VqbZIP1后，葉片表面白粉菌菌絲擴繁速率顯著慢于單獨過表達VqWRKY6和單獨過表達VqbZIP1的葉片，說明VqWRKY6和VqbZIP1協(xié)同作用能抑制白粉菌的生長，從而提高葡萄對白粉病的抗性［17］。VqWRKY56基因的表達受到白粉菌侵染的顯著誘導，其在葡萄中的過表達降低了對白粉病的易感性［18］。另外，在擬南芥中過表達野生二倍體林地草莓（(Fragaria vesca）WRKY46基因增強了轉(zhuǎn)基因擬南芥對白粉病菌的抗性［19］。在黃瓜（Cucumissativus）中，CsWRKY10在黃瓜對灰霉菌（Botrytiscinerea）的抗性中起關(guān)鍵作用。CsWRKY10的過表達顯著增加了黃瓜對灰霉菌的敏感性。病原菌侵染后，轉(zhuǎn)基因黃瓜植株過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性受到影響，導致活性氧(Reactive oxygen species,ROS)含量降低。同時，CsWRKY10的過表達促進了灰霉菌的孢子萌發(fā)和菌絲伸長［20］。另一個黃瓜基因CsWRKY50參與了黃瓜對霜霉病（Pseudoperonosporacubensis）的響應(yīng)。CsWRKY50在黃瓜中的過表達增強了該植物對黃瓜霜霉病的抗性［21］。香蕉（Musaacuminata）中的2 個WRKY基 因（MaWRKY1和MaWRKY2）能夠在病害反應(yīng)中調(diào)節(jié)特定發(fā)病相關(guān)基因的表達來增加對炭疽菌的抗性［22］。在蘋果抗病品種‘Sushuai’中，MdWRKY75d和MdWRKY75e基因的表達受到鏈格孢菌（Alternariaalternata）的誘導，其瞬時表達增強了轉(zhuǎn)基因煙草和蘋果對鏈格孢菌感染的抗性［23］。蘋果MdWRKY15 通過直接與MdICS1啟動子結(jié)合來激活MdICS1的轉(zhuǎn)錄，增加了水楊酸（Salicylic acid,SA）的積累和疾病相關(guān)基因的表達，從而通過SA 生物合成途徑增強對輪紋病菌（Botryosphaeriadothidea）的抗性［24］。類似的研究表明，MdWRKY46 通過激活MdPBS3.1 的表達，從而依賴SA 信號途徑增強了蘋果對輪紋病的抗性［25］。MdWRKY100是蘋果炭疽病抗性的正調(diào)控因子，過表達MdWRKY100增加了蘋果對炭疽菌的抗性，而利用RNAi 沉默的轉(zhuǎn)基因植株對炭疽菌更敏感［26］。蘋果MdWRKY31 能夠在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平調(diào)控MdHIR4的表達，并依賴于SA 信號途徑增強轉(zhuǎn)MdWRKY31基因擬南芥和煙草對病原菌PstDC3000 的抗性［27］。在茶樹（Camellia sinensis）中，一個屬于IIb 亞組的CsWRKY14基因能夠響應(yīng)茶餅病菌（Exobasidiumvexans），且CsWRKY14基因沉默的植物對茶餅病菌的敏感性增加［28］。此外，研究人員在WRKY基因參與番茄抗病應(yīng)答方面也取得了一些進展。SlWRKY30基因受到青枯菌的強烈誘導，過表達該基因可降低番茄對青枯菌的易感性，并促進H2O2的積累和細胞壞死，表明SlWRKY30正向調(diào)節(jié)番茄對青枯菌的抗性［29］。在多毛番茄（Solanum habrochaites）中，ShWRKY81在抗白粉病株系LA1777 中的表達水平高于易感株系。利用VIGS沉默該基因?qū)е滤拗鲗Π追劬牡挚沽ο陆?，表明ShWRKY81正向調(diào)控多毛番茄對白粉菌的抗性［30］。研究人員在茄子（Solanummelongena）中克隆到與青枯病相關(guān)的SmWRKY65基因，該基因在根中的表達水平最高且響應(yīng)青枯菌的誘導。利用VIGS 技術(shù)沉默SmWRKY65基因的植株對青枯菌的感病性明顯升高，表明該基因是調(diào)控茄子青枯病的正向調(diào)節(jié)子［31］。此外，研究人員在柑橘抗綠霉菌（Penicilliumdigitatum）方面取得進展，研究表明CsWRKY23、CsWRKY25和CsWRKY33參與了柑橘響應(yīng)綠霉菌的調(diào)控。CsWRKY23能夠?qū)ν庠碨A 誘導產(chǎn)生應(yīng)答，其在柑橘果皮中的瞬時過表達增強了對綠霉菌的抗性［32］。CsWRKY25的轉(zhuǎn)錄水平在感染綠霉菌的柑橘皮中上調(diào)，其過表達能增強柑橘對綠霉菌的抗性［33］。CsWRKY33通過結(jié)合自身啟動子的W-box元件進行自我調(diào)節(jié)，其瞬時過表達顯著增強了宿主對綠霉菌的抗性［34］。

除上述蔬菜瓜果類植物外，一些研究表明WRKY TF 也參與了觀賞花卉對生物脅迫應(yīng)答的調(diào)控。在月季（Rosachinensis）中，通過VIGS技術(shù)敲低RcWRKY41基因的表達導致轉(zhuǎn)基因月季花瓣產(chǎn)生嚴重的灰霉病癥狀且其病斑大小顯著增加，說明RcWRKY41基因?qū)υ录究够颐共∮姓蛘{(diào)控作用［35］。菊花（Chrysanthemummorifolium）CmWRKY15 屬于IIa 亞組WRKY TF，其表達受到 鏈格孢菌的強烈誘導。與對照相比，過表達CmWRKY15增強了菊花對鏈格孢菌的易感性，表明CmWRKY15基因是菊花抗鏈格孢菌的負調(diào)控因子［36］?？共』駽mWRKY15-1能直接調(diào)控CmNPR1（Non-expressor of pathogenesis-related genes 1）基因的表達，二者互作激活了下游發(fā)病機制相關(guān)基因的表達并通過SA 途徑增強對菊花白銹病菌（Pucciniahoriana）的抗性［37］。從菊花品種‘Jinba’中克隆到的CmWRKY8-1基因參與了菊花對尖孢鐮刀菌（Fusariumoxysporum）的響應(yīng)，過表達CmWRKY8-1-VP64融合基因降低了菊花對尖孢鐮刀菌的抗性［38］。

1.2 WRKY 基因在園藝植物蟲害中的作用

植食性昆蟲對植物的生存構(gòu)成威脅，植物在生長過程中與植食性昆蟲的相互作用及其調(diào)控機制是植物研究方面的重要問題。近年來的一些研究揭示了WRKY 轉(zhuǎn)錄因子在園藝植物抵御蟲害中的調(diào)控作用。菊花容易受到蚜蟲的侵襲，研究發(fā)現(xiàn)菊花CmWRKY53基因表達受到蚜蟲侵擾的誘導。與對照和CmWRKY53基因敲低植株相比，過表達CmWRKY53基因?qū)е卵料x數(shù)量顯著增加，表明該基因是菊花抗蚜蟲的負調(diào)節(jié)因子［39］。相反地，在菊花中過表達CmWRKY48基因顯著降低了蚜蟲的生長數(shù)量，說明CmWRKY48基因是菊花抗蚜蟲的正向調(diào)節(jié)因子［40］。葡萄（Vitis vinifera）VvWRKY46基因能夠響應(yīng)葡萄根瘤蚜攻擊，過表達VvWRKY46顯著降低葡萄根瘤蚜的侵襲性，減緩若蟲發(fā)育［41］。

2 WRKY 基因在園藝植物非生物脅迫應(yīng)答中的作用

2.1 WRKY 基因在園藝植物干旱脅迫應(yīng)答中的作用

干旱是常見的非生物脅迫之一，也是世界性的環(huán)境難題。干旱嚴重影響植物的分布區(qū)域、生長狀態(tài)、產(chǎn)量和最終品質(zhì)，深入研究園藝植物耐旱抗旱的分子機制十分必要。WRKY TF 在園藝植物響應(yīng)干旱脅迫中具有十分重要的作用（表2）。山葡萄（Vitisamurensis）VaWRKY14基因編碼1 個IIa 亞組WRKY TF。在擬南芥中過表達VaWRKY14基因增強了轉(zhuǎn)基因植株的耐旱能力。進一步的轉(zhuǎn)錄組分析表明，該基因可能通過調(diào)控脅迫相關(guān)基因的表達從而增強轉(zhuǎn)基因擬南芥的抗旱性［42］。另一個在葡萄中克隆的基因VvWRKY18受到干旱和脫落酸（Abscisic acid,ABA）的誘導。VvWRKY18過表達的擬南芥葉片表現(xiàn)出氣孔密度增加和失水率提高，導致對干旱的耐受性降低［43］。在擬南芥中過表達枇杷（Eriobotryajaponica）EjWRKY17基因，在干旱脅迫下可促進ABA 介導的氣孔關(guān)閉，顯著上調(diào)轉(zhuǎn)基因植株中ABA 的生物合成和脅迫相關(guān)基因的表達，從而增強轉(zhuǎn)基因擬南芥的耐旱性［44］。蘋果MdWRKY17基因表達受到缺水的顯著誘導。在中度干旱脅迫下，過表達MdWRKY17的轉(zhuǎn)基因蘋果植株葉綠素含量和光合作用速率顯著高于對照，而在MdWRKY17敲低株系中則顯著低于對照，表明該基因?qū)μO果耐旱性有正向調(diào)控作用［45］。蘋果MdWRKY3基因受到干旱脅迫誘導，能夠提高轉(zhuǎn)基因煙草的相對含水量等生理指標，增強轉(zhuǎn)基因煙草的耐旱性［46］。FcWRKY70基因從金柑（Fortunellacrassifolia）克隆獲得，在煙草和檸檬中過表達該基因可增強相關(guān)轉(zhuǎn)基因植物的耐寒能力。進一步分析表明FcWRKY70能夠與精氨酸脫羧酶基因（FcADC）互作。在金桔中敲低FcWRKY70的表達降低FcADC的表達水平，表明FcWRKY70-FcADC模塊可能參與了金桔的抗旱調(diào)控［47］。在菊花中，CmWRKY10的表達受到干旱的誘導。與野生型相比，過表達CmWRKY10提高了菊花對干旱脅迫的耐受性且促進了ABA 信號通路相關(guān)基因的表達［48］。

表2 參與園藝植物非生物脅迫應(yīng)答的WRKY 基因Table 2 WRKY genes involved in abiotic stress responses in horticultural plants

2.2 WRKY 基因在園藝植物鹽脅迫應(yīng)答中的作用

土壤鹽漬化是植物生長發(fā)育和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重大環(huán)境問題。研究表明，預計到21 世紀中葉，全球?qū)⒂?0%以上的耕地受到土壤鹽漬化的影響［49］。近年來的研究表明，WRKY TF 在園藝植物鹽脅迫應(yīng)答以及耐鹽調(diào)控方面發(fā)揮重要作用（表2）。在辣椒中，CaWRKY27基因的表達受鹽脅迫的誘導。過表達CaWRKY27基因的擬南芥和煙草對鹽脅迫更加敏感，其根長和地上部分生長受到明顯抑制。利用VIGS 技術(shù)瞬時沉默CaWRKY27基因增強了辣椒對鹽脅迫的抗性，表明該基因負調(diào)控辣椒對鹽脅迫的抗性［50］。在受到鹽脅迫的不結(jié)球白菜中，BcWRKY33A基因在根組織中顯著表達。沉默BcWRKY33A基因的表達使不結(jié)球白菜對鹽脅迫更加敏感［51］。在鹽處理的番茄中，SlWRKY23基因表達水平升高。SlWRKY23在擬南芥中過表達增強了對NaCl 的脅迫耐受性，并影響根系生長和側(cè)根數(shù)［52］。在蘋果中，MdWRKY55能夠和MdNHX1 形成復合體參與鹽脅迫的調(diào)控。過表達MdWRKY55顯著提高了蘋果對鹽脅迫的抗性［53］。MdWRKY100的表達受到miR156/SPL 模塊的激活和調(diào)控。過表達MdWRKY100顯著增強了蘋果對鹽脅迫的抗性［54］。蘋果WRKY Ⅱa 亞組成員MdWRKY30的表達受到鹽處理的誘導，其過表達可通過調(diào)控脅迫相關(guān)基因增強轉(zhuǎn)基因蘋果愈傷組織對鹽脅迫的耐受性［55］。此外，菊花耐鹽研究也取得了一些進展，DgWRKY2在菊花中的過表達增強了對鹽脅迫的耐受性，該基因通過增強抗氧化和滲透調(diào)節(jié)，賦予轉(zhuǎn)基因菊花耐鹽性［56］。DgWRKY4受鹽脅迫誘導，是一個響應(yīng)鹽脅迫的正調(diào)控基因，其通過提高光合能力、促進活性氧清除系統(tǒng)的運行、維持膜穩(wěn)定性、增強滲透調(diào)節(jié)和上調(diào)脅迫相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平增加菊花對鹽脅迫的耐受性［57］。DgWRKY5 在菊花耐鹽調(diào)控上發(fā)揮正向調(diào)控作用。在轉(zhuǎn)DgWRKY5基因的菊花中，根長、鮮重、葉綠素含量和葉片氣體交換參數(shù)等指標均優(yōu)于野生對照［58］。與之相反，DgWRKY17 在菊花耐鹽調(diào)控上發(fā)揮負調(diào)控作用。在鹽脅迫下，轉(zhuǎn)DgWRKY17基因的菊花葉片中超氧化物歧化酶、過氧化物酶和脯氨酸含量顯著低于對照，而葉片電導率則有所增加［59］。

2.3 WRKY 基因在園藝植物溫度脅迫應(yīng)答中的作用

溫度脅迫屬于重要的非生物脅迫類型，能夠從生長發(fā)育、產(chǎn)量和地理分布范圍方面對植物產(chǎn)生影響。近年來，全球氣候的不穩(wěn)定導致極端高溫和低溫事件頻發(fā)。因此，探究植物對溫度脅迫的響應(yīng)機理具有十分重要的意義。研究表明，WRKY基因參與了園藝植物對溫度脅迫的調(diào)控途徑（表2）。研究者從黃瓜中克隆并鑒定了CsWRKY46，其在冷脅迫和外源ABA 處理下表達上調(diào)。與野生型相比，過表達CsWRKY46的轉(zhuǎn)基因擬南芥在低溫處理后具有更高的幼苗存活率。此外，CsWRKY46過表達系在種子萌發(fā)過程中對ABA 敏感，表明CsWRKY46以ABA 依賴的方式正向調(diào)節(jié)低溫信號通路［60］。葡萄VvWRKY28基因在葉片中高表達，并受到低溫脅迫的誘導。VvWRKY28過表達可影響轉(zhuǎn)基因擬南芥丙二醛、葉綠素和脯氨酸含量等指標，從而提高轉(zhuǎn)基因擬南芥對低溫的耐受性［61］。在辣椒中，CaWRKY27的表達水平在高溫脅迫期間升高，并在溫度恢復期間持續(xù)表達。CaWRKY27過表達的擬南芥和煙草在高溫脅迫下存活率降低，而CaWRKY27沉默的辣椒在高溫脅迫下存活率升高。此外，在H2O2清除劑存在下，CaWRKY27的表達在熱脅迫下受到抑制，而CaWRKY27沉默減少了H2O2在辣椒葉片中的積累。因此，CaWRKY27為H2O2介導高溫應(yīng)激反應(yīng)的下游負調(diào)節(jié)因子［62］。在百合（Liliumlongiflorum）中，LlWRKY22的表達被熱刺激持續(xù)激活。同時，LlWRKY22在百合中的過表達提高了百合的耐熱性，并激活了與熱相關(guān)的LlDREB2基因的表達。LlWRKY22的沉默導致百合耐熱性下降，說明LlWRKY22可能參與百合耐熱性調(diào)控［63］。百合LlWRKY39基因也受到高溫的誘導。LlWRKY39的異位表達提高了轉(zhuǎn)基因百合和擬南芥的耐熱性。此外，LlWRKY39、LlMBF1c、LlCaM3形成反饋調(diào)節(jié)通路來調(diào)控百合對高溫的應(yīng)答［64］。

3 WRKY 基因在園藝植物生長發(fā)育和物質(zhì)合成中的作用

3.1 WRKY 基因在園藝植物生長發(fā)育中的作用

大量研究表明，WRKY TF 廣泛參與植物的各種生長發(fā)育調(diào)控（表3）。在園藝植物果實成熟和器官衰老調(diào)控方面的相關(guān)研究也取得了一些進展。在草莓（Fragaria×ananassa）中，F(xiàn)aWRKY71在所有組織中都有表達，尤其是在全紅果實中。此外，F(xiàn)aWRKY71 促進類黃酮途徑結(jié)構(gòu)基因FaF3’H、FaLAR、FaANR及運輸因子FaTT19和FaTT12的表達，并通過上調(diào)FaPG19和FaPG21的表達豐度來軟化草莓的質(zhì)地，促進草莓果實成熟［65］。在野生草莓（Fragariavesca）中，過表達FvWRKY48導致果實中果膠細胞壁聚合物高半乳糖醛酸的降解加劇。此外，F(xiàn)vWRKY48能夠結(jié)合FvPLA的啟動子對其進行調(diào)控。FvPLA過表達果實的軟化和果膠降解程度比對照果實更高，故FvWRKY48可能通過促進FvPLA的表達來調(diào)控野生草莓果膠降解和果實軟化［66］。在番茄中，SlBRG3 在Cys206 和Cys212 處發(fā)生過硫化，導致泛素化活性降低，與SlWRKY71轉(zhuǎn)錄物的相互作用減少，導致SlWRKY71 與SlCAS1啟動子的結(jié)合活性增加，導致其轉(zhuǎn)錄抑制，從而延遲番茄成熟［67］。休眠是植物在不合適的條件下暫時停止生長的常見生存策略。在葡萄中，VvWRKY37基因在休眠芽中高度表達。VvWRKY37的異位過表達顯著延遲了轉(zhuǎn)基因楊樹植株的萌芽。VvWRKY37還抑制了ABA 分解代謝基因CYP707As的表達，并提高內(nèi)源ABA 在轉(zhuǎn)基因楊樹中的積累，表明該基因可能通過ABA 介導的信號通路調(diào)節(jié)萌芽［68］。在觀賞植物芍藥（Paeonialactiflora）中，PlWRKY41a基因在莖組織中高度表達。此外，PlWRKY41a 能與木聚糖內(nèi)轉(zhuǎn)葡糖基化酶/水解酶E4（PlXTH4）的啟動子結(jié)合，并激活PlXTH4表達。過表達PlXTH4的煙草具有較厚的次生細胞壁，導致莖強度增加，而PlXTH4沉默的芍藥具有較薄的次生細胞壁，莖強度降低，表明PlWRKY41a在芍藥次生細胞壁發(fā)育過程中有重要調(diào)控作用［69］。番茄WRKY 轉(zhuǎn)錄因子SlWRKY37 能夠?qū)岳蛩幔↗asmonic acid,JA）和暗誘導的葉片衰老過程進行調(diào)控。SlWRKY37的敲除抑制了JA 誘導和暗誘導的葉片衰老［70］。

表3 參與園藝植物生長發(fā)育和代謝物合成的WRKY 基因Table 3 WRKY genes involved in growth,development,and metabolite biosynthesis in horticultural plants

3.2 WRKY 基因在園藝植物代謝物合成過程中的作用

WRKY TF 在園藝植物代謝物質(zhì)合成調(diào)控中也具有重要作用（表3）。硫代葡萄糖苷是一種含硫、氮的次生代謝產(chǎn)物，廣泛存在于蕓苔屬植物中。在菜心（Brassicacampestris）中，BrWRKY12 可以直接與BrLOX4啟動子區(qū)結(jié)合并激活其轉(zhuǎn)錄。沉默BrWRKY12降低了JA 含量、下調(diào)了BrLOX4表達，并減少了硫代葡萄糖苷的積累［71］。表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallocatechin gallate,EGCG）是造成茶（Camelliasinensis）苦澀的重要因素。CsWRKY70 是從茶中克隆的一個WRKY TF，能夠結(jié)合EGCG 生物合成關(guān)鍵酶基因CsLAR和CsUGT84A的啟動子并調(diào)控其表達，從而影響EGCG 在茶中的生物合成［72］。萜類化合物是揮發(fā)油的主要成分，在菊花中含量豐富。3-羥基-3-甲基戊二酰-CoA 還原酶2（CmHMGR2）和法尼基焦磷酸合成酶2（CmFPPS2）在菊花萜類化合物的生物合成中起著關(guān)鍵作用。CmWRKY41 可以通過GTGACA 或CTGACG 元件直接與CmHMGR2或CmFPPS2的啟動子結(jié)合，并激活其表達以促進倍半萜烯（Sesquiterpenes）的生物合成［73］?；ㄇ嗨厥侨祟愶嬍持锌寡趸瘎┑膩碓矗兄谒?。PpWRKY44基因是從梨（PyrusL.）中鑒定到的一個光誘導WRKY基因家族成員。在梨葉片和果皮中瞬時過表達PpWRKY44顯著增強了花青素的積累，而在梨果皮中沉默PpWRKY44則削弱了光對花青素積累的誘導［74］。MdWRKY75的過表達促進了蘋果‘Orin’愈傷組織中花青素的積累。進一步研究表明，MdWRKY75主要通過與MYB 轉(zhuǎn)錄因子MdMYB1 的啟動子結(jié)合來調(diào)控蘋果花青素的積累［75］。此外，MdWRKY71-L的過表達促進了花青素在蘋果愈傷組織中的積累。MdWRKY71-L 主要通過與MdMYB1和MdUFGT的啟動子相互作用來調(diào)控花青素積累［76］。蘋果酸鹽會影響果實酸度，在植物抗逆方面起至關(guān)重要的作用。在梨中，PpWRKY44通過直接結(jié)合蘋果酸相關(guān)基因PpALMT9啟動子上的W-box 元件來激活其表達，從而參與鹽誘導的蘋果酸積累［77］。最近的研究表明，在蘋果中存在MdWRKY31-MdERF72-MdALMT9基因模塊，能夠調(diào)節(jié)果實中蘋果酸的積累［78］。

4 展望

近年來，關(guān)于WRKY TF 參與調(diào)控園藝植物生長發(fā)育以及抗逆機制的研究已取得長足進步，但相比在其他作物中的研究［79-80］依然不夠豐富。越來越多的園藝植物進行了多類型的高通量測序，獲得了大量的高質(zhì)量基因組信息和基因表達信息，為園藝植物分子生物學的研究提供了有力支撐。此外，得益于生理學、化學遺傳學和生物信息學等技術(shù)手段的應(yīng)用，園藝植物WRKY TF 介導的信號轉(zhuǎn)導和調(diào)控的細節(jié)被逐步揭示，使得人們對園藝植物應(yīng)對自身及外界刺激的復雜機制有了進一步了解。但相對于模式植物和主要農(nóng)作物，園藝植物依然受轉(zhuǎn)基因難度大、效率低的限制，許多研究只能在一些模式植物中進行基因過表達，且很難獲得本體穩(wěn)定轉(zhuǎn)基因的株系，嚴重影響了園藝植物的分子育種研究。因此，加速園藝植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究，建立高效、穩(wěn)定的園藝植物轉(zhuǎn)基因體系是亟待解決的熱點問題。CRISPR/Cas9 基因編輯技術(shù)已在許多植物中實現(xiàn)高效穩(wěn)定的應(yīng)用，未來應(yīng)大力發(fā)展該技術(shù)在園藝植物中的研究和應(yīng)用。

此外，WRKY 家族作為植物中特有的轉(zhuǎn)錄因子家族，其在園藝植物中的數(shù)量相對龐大。現(xiàn)有對園藝植物WRKY TF的功能研究只是冰山一角，更重要的是，許多WRKY 家族成員的功能并不單一。目前多數(shù)研究僅對WRKY 基因進行單一方面的研究，并不能很好地揭示其更多的功能。因此，未來應(yīng)該挖掘單一WRKY TF 的多種功能，挖掘并鑒定一些具有主效、核心功能的WRKY基因。同時，由于全球環(huán)境不穩(wěn)定，極端氣候頻發(fā)，園藝植物的生長發(fā)育和品質(zhì)形成面臨來自環(huán)境的巨大挑戰(zhàn)。極端溫度、干旱、鹽堿和病蟲害可能進一步影響甚至危害園藝植物的生長發(fā)育。因此，未來應(yīng)該加速挖掘WRKY TF 在園藝植物抗逆方面的重大作用，鑒定一些具有明顯效用的WRKY候選基因，為園藝植物分子育種提供優(yōu)良的遺傳資源，加速園藝植物分子育種進程。