文冠果WRKY轉錄因子的生物信息學分析

呂梓劍 金純伊 鄒吉祥 金 華

（大連民族大學環境與資源學院 遼寧大連 116600）

轉錄因子（transcription factor）一類調控蛋白，在特定的時間與空間中目的基因以特定的強度進行表達，可與多種蛋白質作為轉錄起始復合體共同參與轉錄的繁雜起始過程[1]。WRKY 轉錄因子是一超級基因家族，參與多種植物進程，并且還影響各種非生物脅迫過程[2-4]。文冠果（Xanthoceras sorbifolia Bunge），是一種中國特有的、適應性強的木本油料樹種，廣泛種植于中國西北干旱和半干旱地區[5-6]。文冠果具有強大的根系和較強的環境適應性，被認為是一些半干旱和干旱地區植被恢復和防治水土流失、荒漠化的潛在樹種[7～9]。受環境等因素影響，大面積施肥成為不可完成的任務。因此，如何在氮缺乏的條件下更好地種植文冠果，成為亟待解決的問題。

1 材料和方法

1.1 文冠果材料處理及轉錄組測序

選取2月齡的文冠果幼苗葉片作為實驗材料。用改良的霍格蘭營養液進行澆灌。設置3 個氮濃度：2 Mm（對照）、0.2 Mm（低氮）和0 Mm（無氮），處理14 d 后采集植物葉片并迅速置于液氮中冷凍，后進行RNA 提取和RNA-seq 測序。

1.2 文冠果WRKY 轉錄因子鑒定

將文冠果轉錄組數據中的CDS 序列與植物轉錄因子數據庫PlantTFDB v4.0[10]進行比對，共得到了1 873 個轉錄因子，從中挑選得到WRKY 轉錄因子。

1.3 文冠果WRKY 轉錄因子家族的系統進化樹構建

文冠果WRKY 家族蛋白通過對MEGA7.0 中的ClustalW進行多序列比對，然后使用MEGA7.0 對部分文冠果和全部擬南芥WRKY 轉錄因子蛋白構建系統進化樹。

1.4 文冠果WRKY 轉錄因子家族的蛋白理化性質分析方法

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

2 結果與分析

2.1 文冠果WRKY 轉錄因子家族的系統進化樹構建分析

通過MEGA7.0 將文冠果和擬南芥WRKY 轉錄因子家族成員一同構建進化樹（圖1）。根據圖中的進化親緣關系，我們可以依據進化樹將其分為9 類：其中Ⅲ類中文冠果WRKY 家族成員占比最多，為 12.7 %；其次為 II 類（10.3 %）和I 類（9.5 %）。

2.2 文冠果WRKY 轉錄因子家族的蛋白理化性質分析

經過ProtParam 在線工具對WRKY 轉錄因子家族的蛋白理化性質分析得知，文冠果WRKY 轉錄因子家族的氨基酸數為63～611，相對分子量在66 997.63 至1 011.24 范圍之間。等電點最大為10.88、最小為4.91，其中等電點大于7的家族成員有43 個，說明文冠果WRKY 家族蛋白質偏向于弱堿性。總平均親水性為-1.480～-0.143，均為負值，這說明文冠果WRKY 家族蛋白均為親水蛋白。

3 結論

本研究在文冠果低氮脅迫轉錄組數據中得到了64 個文冠果WRKY 轉錄因子，并對其進行了系統進化樹構建以及理化性質分析。系統進化樹顯示，一些文冠果WRKY 轉錄因子與對低氮響應的擬南芥WRKY 成員具有極高的同源性，推測其可能對低氮脅迫有響應。理化性質分析顯示，文冠果WRKY 轉錄因子家族成員偏于弱堿性，該家族蛋白均為親水蛋白，氨基酸數目為63～611；相對分子量為1 011.24～66 997.63，說明該家族蛋白大小不一。這些分析與研究結果有助于對文冠果低氮響應轉錄因子的進一步探索。