文冠果WRKY转录因子的生物信息学分析

吕梓剑 金纯伊 邹吉祥 金 华

（大连民族大学环境与资源学院 辽宁大连 116600）

转录因子（transcription factor）一类调控蛋白，在特定的时间与空间中目的基因以特定的强度进行表达，可与多种蛋白质作为转录起始复合体共同参与转录的繁杂起始过程[1]。WRKY 转录因子是一超级基因家族，参与多种植物进程，并且还影响各种非生物胁迫过程[2-4]。文冠果（Xanthoceras sorbifolia Bunge），是一种中国特有的、适应性强的木本油料树种，广泛种植于中国西北干旱和半干旱地区[5-6]。文冠果具有强大的根系和较强的环境适应性，被认为是一些半干旱和干旱地区植被恢复和防治水土流失、荒漠化的潜在树种[7～9]。受环境等因素影响，大面积施肥成为不可完成的任务。因此，如何在氮缺乏的条件下更好地种植文冠果，成为亟待解决的问题。

1 材料和方法

1.1 文冠果材料处理及转录组测序

选取2月龄的文冠果幼苗叶片作为实验材料。用改良的霍格兰营养液进行浇灌。设置3 个氮浓度：2 Mm（对照）、0.2 Mm（低氮）和0 Mm（无氮），处理14 d 后采集植物叶片并迅速置于液氮中冷冻，后进行RNA 提取和RNA-seq 测序。

1.2 文冠果WRKY 转录因子鉴定

将文冠果转录组数据中的CDS 序列与植物转录因子数据库PlantTFDB v4.0[10]进行比对，共得到了1 873 个转录因子，从中挑选得到WRKY 转录因子。

1.3 文冠果WRKY 转录因子家族的系统进化树构建

文冠果WRKY 家族蛋白通过对MEGA7.0 中的ClustalW进行多序列比对，然后使用MEGA7.0 对部分文冠果和全部拟南芥WRKY 转录因子蛋白构建系统进化树。

1.4 文冠果WRKY 转录因子家族的蛋白理化性质分析方法

文冠果WRKY 转录因子家族的蛋白理化性质分析方法：利用ExPASy 的在线工具ProtParam 工具（https://web.e xpasy.org/protparam/）对文冠果WRKY 转录因子蛋白的氨基酸数目（Number of amino acids）、分子量（Molecular weight）、理论等电点（Theoretical pI）、脂肪系数（Aliphatic index）和总平均亲水性（Grand average of hydropathicity）等理化性质进行分析。

2 结果与分析

2.1 文冠果WRKY 转录因子家族的系统进化树构建分析

通过MEGA7.0 将文冠果和拟南芥WRKY 转录因子家族成员一同构建进化树（图1）。根据图中的进化亲缘关系，我们可以依据进化树将其分为9 类：其中Ⅲ类中文冠果WRKY 家族成员占比最多，为 12.7 %；其次为 II 类（10.3 %）和I 类（9.5 %）。

2.2 文冠果WRKY 转录因子家族的蛋白理化性质分析

经过ProtParam 在线工具对WRKY 转录因子家族的蛋白理化性质分析得知，文冠果WRKY 转录因子家族的氨基酸数为63～611，相对分子量在66 997.63 至1 011.24 范围之间。等电点最大为10.88、最小为4.91，其中等电点大于7的家族成员有43 个，说明文冠果WRKY 家族蛋白质偏向于弱碱性。总平均亲水性为-1.480～-0.143，均为负值，这说明文冠果WRKY 家族蛋白均为亲水蛋白。

3 结论

本研究在文冠果低氮胁迫转录组数据中得到了64 个文冠果WRKY 转录因子，并对其进行了系统进化树构建以及理化性质分析。系统进化树显示，一些文冠果WRKY 转录因子与对低氮响应的拟南芥WRKY 成员具有极高的同源性，推测其可能对低氮胁迫有响应。理化性质分析显示，文冠果WRKY 转录因子家族成员偏于弱碱性，该家族蛋白均为亲水蛋白，氨基酸数目为63～611；相对分子量为1 011.24～66 997.63，说明该家族蛋白大小不一。这些分析与研究结果有助于对文冠果低氮响应转录因子的进一步探索。