作物杂志,2017, 第5期: 38–42 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2017.05.007

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黄瓜CsWRKY23基因的生物信息学及表达分析

张颖1,刘朋宇2,白雪1,杨阳1,李玥莹1   

  1. 1沈阳师范大学生命科学学院,110034,辽宁沈阳
    2沈阳食品检验所,110136,辽宁沈阳
  • 收稿日期:2017-07-03 修回日期:2017-08-25 出版日期:2017-10-15 发布日期:2018-08-26
  • 通讯作者: 李玥莹
  • 作者简介:张颖,讲师,从事设施蔬菜抗逆栽培及分子生物学的研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年基金项目(31301815);沈阳师范大学重大孵化项目(ZD201621)

Expression and Bioinformatics Analysis of CsWRKY23 Gene in Cucumber

Zhang Ying1,Liu Pengyu2,Bai Xue1,Yang Yang1,Li Yueying1   

  1. 1College of Life Science,Shenyang Normal University,Shenyang 110034,Liaoning,China
    2Shenyang Institute of Food Control,Shenyang 110136,Liaoning,China
  • Received:2017-07-03 Revised:2017-08-25 Online:2017-10-15 Published:2018-08-26
  • Contact: Yueying Li

摘要:

WRKY转录因子是植物中广泛存在的一种转录因子,参与植物的生物胁迫与非生物胁迫。采用RT-PCR克隆黄瓜CsWRKY23基因cDNA序列,对序列进行结构域、基因结构分析,构建系统发育树,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在黄瓜根、叶组织中的表达。结果表明:CsWRKY23的cDNA开放读码框全长1 431bp,含有5个外显子,4个内含子;编码476个氨基酸,含有两个WRKY结构域,编码蛋白的分子量为52.2kDa、等电点为6.43;系统发育分析表明CsWRKY23与拟南芥AtWRKY33同源。qRT-PCR结果表明该基因响应低温胁迫,并在根、叶组织中的表达均上调。本研究为进一步鉴定该基因在非生物胁迫的功能奠定了基础。

关键词: 黄瓜, WRKY, 生物信息学, 荧光定量PCR

Abstract:

WRKY transcription factor is a great gene family that exists in higher plants and widely involved in plant biotic stress and abiotic stress. The cDNA of CsWRKY23 was cloned by RT-PCR, and sequence motif, gene structure and phylogenetic tree were done. The gene expression of CsWRKY23 were detected by qRT-PCR. The results showed that the length of CsWRKY23 open reading frame was 1 431bp, containing 5 exons and 4 introns; encoding 476 amino acids, and there were 2 WRKY motifs, protein molecular weight was 52.2kDa and its iso-electric point was 6.43; phylogenetic analysis showed CsWRKY23 and AtWRKY33 were homologous. Furthermore, qRT-PCR results showed that CsWRKY23 respond to low temperature and up-regulated in leaf and root. In addition, this study provided useful information for further studying this gene and its function under the abiotic stress.

Key words: Cucumber, WRKY, Bioinformatics, Quantitive real time PCR

图1

CsWRKY23基因结构分析(A)及WRKY结构域预测(B)"

图2

CsWRKY23的亲/疏水性分析"

图3

CsWRKY23的三维结构预测"

表1

CsWRKY23启动子元件预测分析"

序号Code 元件Element 位置Location 序列Sequence 功能Function
1 WRKY71OS 47 TGAC WRKY转录因子的结合位点
2 TATABOXOSPAL 74 TATTTAA 转录起始位点上游通用转录因子结合的主要的启动原件
3 WRKY71OS 98 TGAC WRKY转录因子的结合位点
4 CAATBOX1 166 CAAT 增强结合蛋白因子
5 CBFHV 225 RYCGAC 响应低温的CBF转录因子,AP2结构域的结合位点
6 MYBCORE 530 CNGTTR MYB转录因子结合位点
7 WRKY71OS 584 TGAC WRKY转录因子的结合位点
8 WRKY71OS 1386 TGAC WRKY转录因子的结合位点
9 ABREATCONSENSUS 1668 YACGTGGC ABA响应过程中的顺势作用原件
10 WRKY71OS 1721 TGAC WRKY转录因子的结合位点
11 WRKY71OS 1749 TGAC WRKY转录因子的结合位点
12 WRKY71OS 1977 TGAC WRKY转录因子的结合位点

图4

CsWRKY23系统发育树"

表2

PCR引物"

基因Gene 登录号Accession number 引物序列Primer sequence 用途Utility
CsWRKY23 GU984022 F:ATGAGTAACATAAACCAAAC R:CTATGATAGAAATGAGTTG cDNA克隆全长引物
CsWRKY23 GU984022 F:CACTACCTACGAAGGCAAAC R:TGGCTGGTGACACTGGAT qRT-PCR引物
CsActin AAZ74666 F:TCCACGAGACTACCTACAACTC R:CGGAATGGTGAAGGCTGGAT qRT-PCR引物

图5

CsWRKY23基因RT-PCR产物 M. Trans 2000 plus; 1,2 and 3.样品Samples"

图6

低温下黄瓜CsWRKY23基因在叶、根组织中的表达变化"

[1] Rushton P J, Somssich I E, Ringler P , et al. WRKY transcription factors. Trends in Plant Science 2010,15(5):247-258.
doi: 10.1016/j.tplants.2010.02.006
[2] 张颖, 蒋卫杰, 凌键 , 等. WRKY转录因子表达谱的研究进展. 基因组学与应用生物学, 2009,28(4):1-6.
doi: 10.3969/gab.028.000803
[3] 陈思雀, 翁群清, 曹红瑞 , 等. WRKY转录因子在生物和非生物胁迫中的功能和调控机理的研究进展. 农业生物技术学报, 2017,25(4):668-682.
doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2017.04.017
[4] Samad A F A, Sajad M, Nazaruddin N , et al. MicroRNA and transcription factor:key players in plant regulatory network. Frontiers in Plant Science, 2017,8:565.
doi: 10.3389/fpls.2017.00565 pmid: 5388764
[5] Huang S, Li R, Zhang Z , et al. The genome of the cucumber,Cucumis sativus L. Nature Genetics, 2009,41:1275-1281.
doi: 10.1038/ng.475 pmid: 19881527
[6] Zhu J, Dong C H, Zhu J K . Interplay between cold-responsive gene regulation,metabolism and RNA processing during plant cold acclimation. Current Opinion in Plant Biology, 2007,10(3):290-295.
doi: 10.1016/j.pbi.2007.04.010
[7] Livak K J, Schmittgen T D . Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2 -△△CT method . Methods, 2001,25(4):402-408.
doi: 10.1006/meth.2001.1262
[8] Eulgem T, Rushton P J, Robatzek S , et al. The WRKY superfamily of plant transcription factors. Trends in Plant Science, 2000,5(5):199-205.
doi: 10.1016/S1360-1385(00)01600-9 pmid: 10785665
[9] Ling J, Jiang W, Zhang Y , et al. Genome-wide analysis of WRKY gene family in Cucumis sativus. BMC genomics, 2011,12(1):471.
doi: 10.1186/1471-2164-12-471 pmid: 3191544
[10] Jiang J, Ma S, Ye N , et al. WRKY transcription factors in plant responses to stresses. Journal of Integrative Plant Biology, 2017,59(2):86-101.
doi: 10.1111/jipb.12513 pmid: 27995748
[11] 喻景权, 周杰 . “十二五”我国设施蔬菜生产和科技进展及其展望.中国蔬菜, 2016(9):18-30.
[12] 陈明亮, 陈大洲, 胡兰香 , 等. 东乡野生稻耐冷分子机制研究进展.作物杂志, 2016(4):15-19.
doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2016.04.003
[13] 秦东玲, 李钊, 尉菊萍 , 等. 作物抗冷性及其化学控制机理研究进展.作物杂志, 2016(4):26-35.
doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2016.04.005
[14] Tripathi P, Rabara R C, Rushton P J . A systems biology perspective on the role of WRKY transcription factors in drought responses in plants. Planta, 2014,239(2):255-266.
doi: 10.1007/s00425-013-1985-y
[15] Kim C Y , Vo K T X,Nguyen C D,et al.Functional analysis of a cold-responsive rice WRKY gene,OsWRKY71. Plant Biotechnology Reports, 2016,10(1):12-23.
[16] 魏小春, 姚秋菊, 原玉香 , 等. 辣椒CaWRKY13基因克隆及非生物胁迫下表达分析. 分子植物育种, 2016,14(10):2582-2588.
[17] Zhang Y, Yu H, Yang X , et al. CsWRKY46,a WRKY transcription factor from cucumber,confers cold resistance in transgenic-plant by regulating a set of cold-stress responsive genes in an ABA-dependent manner. Plant Physiology and Biochemistry, 2016,108:478-487.
doi: 10.1016/j.plaphy.2016.08.013
[18] 付乾堂, 余迪求 . 拟南芥AtWRKY25、AtWRKY26和AtWRKY33在非生物胁迫条件下的表达分析. 遗传, 2010,32(8):848-856.
doi: 10.3724/SP.J.1005.2010.00848
[19] Zheng Z, Qamar S A, Chen Z , et al. Arabidopsis WRKY33 transcription factor is required for resistance to necrotrophic fungal pathogens. Plant Journal, 2006,48(4):592-605.
doi: 10.1111/tpj.2006.48.issue-4
[20] Zhou J, Wang J, Zheng Z Y , et al. Characterization of the promoter and extended C-terminal domain of Arabidopsis WRKY33 and functional analysis of tomato WRKY33 homologues in plant stress responses. Journal of Experimental Botany, 2015,66(15):4567-4583.
doi: 10.1093/jxb/erv221
[1] 罗海斌, 蒋胜理, 黄诚梅, 曹辉庆, 邓智年, 吴凯朝, 徐林, 陆珍, 魏源文. 甘蔗ScHAK10基因克隆及表达分析[J]. 作物杂志, 2018, (4): 53–61
[2] 朱畇昊,爼梦航,苏秀红,董诚明,陈随清. 冬凌草HMGS基因的克隆与表达分析[J]. 作物杂志, 2016, (5): 25–30
[3] 张之为,李晓静,白金瑞,陈帅. 高温条件下CO2对黄瓜叶片光合速率和气孔特性的影响[J]. 作物杂志, 2016, (5): 81–86
[4] 王树彦,韩冰,周四敏,徐军. 油用亚麻可溶性糖、脂肪含量与硬脂酰-酰基载体蛋白脱氢酶基因表达相关性分析[J]. 作物杂志, 2016, (4): 56–61
[5] 宫再英, 周新刚, 潘凯, 等. 不同比例的玉米、小麦、菊芋秸秆对黄瓜幼苗生长及相关生理指标的影响[J]. 作物杂志, 2015, (6): 126–131
[6] 胡庆一, 肖刚, 张振乾, 等. 9个光合作用相关基因在高油酸油菜近等基因系不同生育期中的表达研究[J]. 作物杂志, 2015, (4): 11–15
[7] 于志强, 徐永清, 李凤兰, 等. 腐熟秸秆覆盖及EM菌发酵肥对黄瓜品质影响的研究[J]. 作物杂志, 2015, (3): 104–110
[8] 吴鹏, 郭茜茜, 武涛, 等. 黄瓜ABC转运蛋白基因(abca19)的克隆及其对农药霜霉威胁迫的响应[J]. 作物杂志, 2015, (3): 45–51
[9] 李珊珊, 张微, 孙莉莉, 等. 作物中4一香豆酸辅酶A连接酶的遗传进化分析[J]. 作物杂志, 2015, (2): 43–48
[10] 王罡, 张栩, 王萍, 等. 黄瓜子叶节不定芽的诱导及对甘露糖耐性的研究[J]. 作物杂志, 2014, (6): 32–35
[11] 暴增海, 马桂珍, 王淑芳, 等. 海洋放线菌BM-2菌株对黄瓜的促生作用和诱导抗性研究[J]. 作物杂志, 2013, (5): 94–98
[12] 曹士亮, 李文滨, 王石, 等. 农杆菌介导的BcWRKY2基因原位转化玉米茎尖的初步研究[J]. 作物杂志, 2013, (4): 51–56
[13] 曹士亮, 王成波, 史桂荣, 等. 利用花粉管通道法将BcWRKY2抗旱基因导入玉米的研究[J]. 作物杂志, 2013, (1): 32–36
[14] 关颂娜, 吴凤芝, 姜爽. 不同氮素水平对不同氮效率黄瓜生长及其根际土壤酶活性的影响[J]. 作物杂志, 2013, (1): 68–72
[15] 周向红, 易乐飞, 王萍. 向日葵保守性microRNA的预测与分析[J]. 作物杂志, 2012, (6): 38–41
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .