1、遺 傳HEREDITAS (Beijing 28(12: 16071612, 2006專論與綜述收稿日期: 2006-02-17; 修回日期: 2006-04-28作者簡(jiǎn)介: 田 云(1979-, 男, 湖南沅江人, 博士研究生, 專業(yè)方向: 植物抗逆分子生物學(xué)。Tel : 0731-*; E-mail : tianyun79616 DOI: 10.1360/yc-006-1607植物WRKY 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其生物學(xué)功能田 云, 盧向陽(yáng), 彭麗莎, 方 俊(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生化與發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410128摘 要: WRKY 轉(zhuǎn)錄因子是近年來(lái)在植物中發(fā)現(xiàn)的N-端含有WRKYGQK 高度

2、保守氨基酸序列的新型轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子, 它能夠與(T(TTGAC(C/T序列(W-box發(fā)生特異性作用, 調(diào)節(jié)啟動(dòng)子中含W-box 元件的調(diào)節(jié)基因和/或功能基因的表達(dá), 從而參與植物的各種防衛(wèi)反應(yīng), 調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育等。文章主要論述了植物WRKY 轉(zhuǎn)錄因子的基本結(jié)構(gòu)及其生物學(xué)功能。關(guān)鍵詞: WRKY; 轉(zhuǎn)錄因子; W-box中圖分類號(hào): Q943.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 0253-9772(200612-1607-06The Structure and Function of Plant WRKY Transcription FactorsTIAN Yun, LU Xiang-Yang,

3、 PENG Li-Sha, FANG Jun(Biochemistry & Fermentation Lab of Life Science , Hunan Agricultural University , Changsha 410128, China Abstract: WRKY transcription factors that are unique to plants are the new type transcriptional regulatory factors in which N-terminal ends contain a conserved WRKYGQR

4、amino acids sequences. WRKY transcription factors regulate the target genes expression that contain the W-box elements in the promoter regions by specifically binding to (T(TTGAC(C/T sequence. Therefore, the WRKY transcription factors participate in the plant various kinds defense responses and regu

5、late the plant growth and development. This article reviews the progress of the basic structure and biological function of plant WRKY transcription factors. Key words: WRKY; transcription factors; W-boxWRKY 是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的植物特有新型鋅指型轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子, 因在其N-端含有由WRKYGQK 組成的高度保守的7個(gè)氨基酸序列而得名。第一個(gè)WRKY 轉(zhuǎn)錄因子是由Ishiguro 等1于1994年從

6、白薯中克隆得到, 隨后在野燕麥、荷蘭芹、擬南芥、馬鈴薯、白英、煙草和水稻中相繼發(fā)現(xiàn)2, 目前在擬南芥(Arabidopsis thaliana 中共發(fā)現(xiàn)了74個(gè)WRKY 成員, 而水稻中則發(fā)現(xiàn)了105個(gè)完整的WRKY 成員。研究發(fā)現(xiàn), WRKY 結(jié)構(gòu)域及其專一結(jié)合的(T(TTGAC (C/T序列(又稱W-box更多地存在于與抗病、損傷、衰老相關(guān)基因和水楊酸誘導(dǎo)基因的上游調(diào)控區(qū)域。已有很多證據(jù)表明, WRKY 與上述幾種生物和非生物逆境激發(fā)的應(yīng)激反應(yīng)關(guān)系密切3。此外, 在果實(shí)成熟、種子表皮毛發(fā)育、蔗糖信號(hào)傳導(dǎo)及赤霉素信號(hào)傳導(dǎo)等過(guò)程中均發(fā)現(xiàn)了WRKY 基因的表達(dá)46。1 WRKY 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

7、及其分類高等植物典型的轉(zhuǎn)錄因子一般由4個(gè)功能區(qū)域組成, 即: DNA 結(jié)合域、轉(zhuǎn)錄調(diào)控域、核定位信號(hào)和寡聚化位點(diǎn)。在WRKY 轉(zhuǎn)錄因子中, 最主要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是各成員的DNA 結(jié)合域中都至少含有一個(gè)WRKY1608 遺傳HEREDITAS(Beijing 2006 28卷結(jié)構(gòu)域。WRKY結(jié)構(gòu)域是一段大約由60個(gè)高度保守的氨基酸殘基所組成的多肽序列, 其中WRKYGQK 為在所有成員中絕對(duì)保守的7個(gè)氨基酸殘基。另外, WRKY轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合域中一般都還含有一個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)。根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子所含WRKY結(jié)構(gòu)域的個(gè)數(shù)和鋅指結(jié)構(gòu)的特征, 一般將WRKY轉(zhuǎn)錄因子分為3大類2: 第類WRKY轉(zhuǎn)錄因子含有2個(gè)W

8、RKY結(jié)構(gòu)域, 且其鋅指結(jié)構(gòu)類型為C2H2(C- X4-5-C-X22-23-H-X1-H型, 如PcWRKY1、bSPF1、AtZAP1、NtWRKY1、NtWRKY2和CsSE71等, 該類WRKY轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合功能主要由C-末端的WRKY結(jié)構(gòu)域介導(dǎo), 而N-末端WRKY結(jié)構(gòu)域的功能尚不清楚, 它可能參與WRKY轉(zhuǎn)錄因子與DNA相互結(jié)合的過(guò)程, 從而提高轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合靶位點(diǎn)的親和力和特異性; 第類WRKY轉(zhuǎn)錄因子只含有1個(gè)WRKY結(jié)構(gòu)域, 其鋅指結(jié)構(gòu)也為C2H2(C- X4-5-C-X22-23-H-X1-H型, 大部分研究過(guò)的WRKY轉(zhuǎn)錄因子都屬于該類型, 如PcWRKY3、AfAB

9、F2、PcWRKY4和NtWIZZ等, 類WRKY轉(zhuǎn)錄因子的WRKY結(jié)構(gòu)域序列與I類WRKY轉(zhuǎn)錄因子C-末端WRKY結(jié)構(gòu)域序列的相似性比N-末端WRKY結(jié)構(gòu)域序列的相似性更高, 這也說(shuō)明類WRKY轉(zhuǎn)錄因子C-末端WRKY結(jié)構(gòu)域與其他類型中只含1個(gè)WRKY 結(jié)構(gòu)域的功能相同, 即與靶DNA相互結(jié)合; 第類WRKY轉(zhuǎn)錄因子也只含有1個(gè)WRKY結(jié)構(gòu)域, 但其鋅指結(jié)構(gòu)為C2-HC(C-X7-C-X23-H-X1-C型, 如PcWRKY5、NtWRKY4和NtWRKY5等。WRKY轉(zhuǎn)錄因子另一個(gè)主要特點(diǎn)是其WRKY結(jié)構(gòu)域所對(duì)應(yīng)的編碼序列中都含有一個(gè)位置高度保守的內(nèi)含子, 其存在的意義還不清楚。Wu等7利

10、用水稻和擬南芥基因組數(shù)據(jù)庫(kù)比較分析了這兩種重要模式植物中WRKY轉(zhuǎn)錄因子基因的數(shù)目和分布(表1, 并利用PHYLIP(3.5c版本軟件構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù), 通過(guò)分析表明WRKY通過(guò)基因或結(jié)構(gòu)域復(fù)制進(jìn)化形成含有成簇基因或結(jié)構(gòu)域的新WRKY基因。盡管WRKY結(jié)構(gòu)域中存在高度保守的WRKYG QK序列, 但在水稻W(wǎng)RKY成員中, 存在著19個(gè)變異的WRKY結(jié)構(gòu)域, 其中WRKYGEK(7個(gè), 全為第類和WRKYGKK(5個(gè), 全為第c類是兩個(gè)普通的變異體, 另外幾個(gè)分別是WRICGQK、WRMCG- QK、WKKYGQK、WIKYGQK、WKRYGQK、WSKYEQK和WRKYSEK, 它們?cè)谒局芯?/p>

11、只含表1 水稻和擬南芥中WRKY的分布數(shù)目7Table 1 Number of WRKY from Rice and Arabidopsis7基因數(shù)目Gene number 組合Group子群Subgroup AtWRKY OsWRKY 32 34a 14 14b 18 20 26 30a 3 4b 8 8c 7 7d 8 11 14 36a 8 11b 6 25 合計(jì)Total 72 100有1個(gè)8, 這可能是水稻中WRKY轉(zhuǎn)錄因子的原始共同祖先在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生變異的結(jié)果, 且第III類WRKY轉(zhuǎn)錄因子的進(jìn)化活性比其他類型WRKY轉(zhuǎn)錄因子的進(jìn)化活性均要高。另外, 在擬南芥WRKY轉(zhuǎn)錄因子

12、的結(jié)構(gòu)域中也發(fā)現(xiàn)了相同的變異與進(jìn)化現(xiàn)象。通過(guò)多種體內(nèi)和/或體外實(shí)驗(yàn)研究表明: WRKY轉(zhuǎn)錄因子的WRKY結(jié)構(gòu)域能特異性的與(T(TTGAC(C/T序列(W-box相互作用, 其中該序列中的TGAC保守核心序列是固定不變的。通過(guò)凝膠電泳遷移改變實(shí)驗(yàn)(electrophoretic mobility shift as-say, EMSA發(fā)現(xiàn)W-box保守核心序列中的TGAC任一核苷酸被替換, WRKY轉(zhuǎn)錄因子與之結(jié)合的能力將大幅下降或完全消失, 同時(shí), WRKY轉(zhuǎn)錄因子與W-box的結(jié)合還需要Zn2+等金屬離子的參與和磷酸化作用等。W-box存在于許多與植物防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因的啟動(dòng)子中, 如煙草中的

13、CHN50基因和擬南芥中的NPR1基因, 在某些WRKY轉(zhuǎn)錄因子基因的自身啟動(dòng)子中也存在W-box, 因此, WRKY轉(zhuǎn)錄因子可能通過(guò)與功能基因或其他調(diào)控因子基因啟動(dòng)子中的W-box結(jié)合, 調(diào)節(jié)下游功能基因的表達(dá)或調(diào)控因子基因的表達(dá), 從而參與植物防衛(wèi)反應(yīng)、生長(zhǎng)發(fā)育等各種生理活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用。WRKY轉(zhuǎn)錄因子一般是在細(xì)胞質(zhì)中合成然后經(jīng)跨膜運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核, 在轉(zhuǎn)錄水平上對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控, 因此在WRKY轉(zhuǎn)錄因子的WRKY結(jié)構(gòu)域區(qū)域外都存在細(xì)胞核定位信號(hào)。另外, 某些WRKY轉(zhuǎn)錄因子還含有轉(zhuǎn)錄因子中常見(jiàn)的某些結(jié)構(gòu)域, 如介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子寡聚化的亮氨酸拉鏈, 還有絲氨酸-蘇12期 田云等: 植物WRK

14、Y轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其生物學(xué)功能 1609氨酸豐富區(qū)、谷氨酸豐富區(qū)、脯氨酸豐富區(qū)和酸性氨基酸區(qū)等。在WRKY轉(zhuǎn)錄因子中, 除了比較保守的區(qū)域外, 其余氨基酸組成的序列同源性并不高。2 WRKY轉(zhuǎn)錄因子生物學(xué)功能WRKY基因在植物體內(nèi)并非組成型表達(dá), 目前已識(shí)別和克隆的WRKY基因的表達(dá)受各種環(huán)境(如病原體、真菌誘導(dǎo)子、信號(hào)分子水楊酸及其功能類似物、植物不同發(fā)育階段、干旱、低溫、創(chuàng)傷、機(jī)械脅迫等的誘導(dǎo), 其表達(dá)具有快速、瞬時(shí)等特點(diǎn), 同時(shí)還具有組織特異性, 如Dong等9研究了擬南芥防御應(yīng)答過(guò)程中72個(gè)AtWRKY基因的表達(dá)模式, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)有49個(gè)AtWRKY基因在Pseudomonas syr

15、ingae侵染或SA 處理時(shí)其表達(dá)水平發(fā)生了顯著變化。因此, 預(yù)示W(wǎng) R K Y轉(zhuǎn)錄因子參與植物體內(nèi)的各種生理過(guò)程。2.1 WRKY轉(zhuǎn)錄因子在植物防衛(wèi)反應(yīng)中的作用植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中, 至少形成了兩套生化防御系統(tǒng)以抵御來(lái)自外界的傷害。一套防御反應(yīng)由病原菌的侵染而引發(fā), 通過(guò)產(chǎn)生局部的過(guò)敏反應(yīng)即對(duì)封閉損傷位點(diǎn)以預(yù)防病原菌的進(jìn)一步侵染, 即系統(tǒng)獲得性抗性(Systemic Acquired Resistance, SAR; 另一套防御反應(yīng)主要是通過(guò)各種信號(hào)分子激活植物體內(nèi)防御基因的表達(dá), 從而使植物表現(xiàn)出對(duì)生物脅迫的抗性反應(yīng), 與此相關(guān)的主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有水楊酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、茉莉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、

16、乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和脫落酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等。WRKY轉(zhuǎn)錄因子基因受各種生物脅迫和非生物脅迫的誘導(dǎo)表達(dá), 參與植物的脅迫應(yīng)答。Mare等10從大麥中分離一個(gè)新的WRKY轉(zhuǎn)錄因子Hv-WRKY38, 該基因在干旱和冰凍處理時(shí)能持續(xù)表達(dá), 表明其與植物的冷脅迫和干旱脅迫應(yīng)答相關(guān), 同時(shí)Hv-WRKY38轉(zhuǎn)錄因子在植物非生物脅迫應(yīng)答中起著調(diào)節(jié)作用; Yoda等11從煙草中克隆出一個(gè)與WIZZ具有高度同源性的WRKY轉(zhuǎn)錄因子基因TIZZ, 轉(zhuǎn)基因煙草感染煙草花葉病毒(tobacco mosaic virus, TMV后能誘導(dǎo)TIZZ基因的表達(dá), 但無(wú)SA的積累, 進(jìn)一步證實(shí)植物中存在一種不依賴于SA的超敏反

17、應(yīng)(hypersensitive response, HR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑, 在該途徑中, 轉(zhuǎn)錄因子TIZZ對(duì)植物防御反應(yīng)的激活起著重要作用; Kalde等12通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)擬南芥中的13個(gè)型WRKY轉(zhuǎn)錄因子處在不同的植物防衛(wèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中, 如病原體侵染和水楊酸(s a l i c y l i c a c id,S A信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等,W RK Y 轉(zhuǎn)錄因子處于何種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑主要取決于其結(jié)合的啟動(dòng)子附近序列的特異性。Xie等13利用生物信息學(xué)方法從水稻中鑒定了81個(gè)OsWRKY轉(zhuǎn)錄因子, 并獲得48個(gè)全長(zhǎng)cDNA序列, 在水稻糊粉細(xì)胞中, OsWRKY24、51、71、72均能受ABA誘導(dǎo)表達(dá),

18、利用瞬時(shí)表達(dá)分析系統(tǒng)表明OsWRKY24、45抑制ABA 誘導(dǎo)的HVA22啟動(dòng)子活性, 而OsWRKY72、77能與ABA協(xié)調(diào)作用激活該啟動(dòng)子的活性, 說(shuō)明單子葉植物中的WRKY轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子介導(dǎo)植物對(duì)ABA的應(yīng)答; Park等14發(fā)現(xiàn)AtWRKY7轉(zhuǎn)錄因子具有一個(gè)鈣調(diào)蛋白結(jié)合域(Calmodulin-binding domain, CaMBD, 且能與鈣調(diào)蛋白(Calmodulin, CaM結(jié)合, 表明其在CaM介導(dǎo)的Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程起重要作用, 同時(shí)發(fā)現(xiàn)AtWRKY7轉(zhuǎn)錄因子所屬的IId類WRKY轉(zhuǎn)錄因子均具有保守的CaMBD, 表明該類WRKY轉(zhuǎn)錄因子在CaM介導(dǎo)的Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程

19、均具有一定的作用; Zou等15從旱生常綠植物L(fēng)arrea tridentata中分離克隆出轉(zhuǎn)錄因子基因LtWRKY21, 該轉(zhuǎn)錄因子能激活A(yù)BA誘導(dǎo)基因啟動(dòng)子HVA22的活性, LtWRKY21轉(zhuǎn)錄因子與ABA、轉(zhuǎn)錄激活因子VP1、ABI5協(xié)調(diào)調(diào)控啟動(dòng)子HVA22的表達(dá), 進(jìn)一步研究表明LtWRKY21可能與VP1、ABI5形成一個(gè)位于ABI1下游的功能復(fù)合物從而影響ABA調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。WRKY70是植物在響應(yīng)細(xì)菌性病原體時(shí)整合SA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和JA 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。Li等16以超表達(dá)WRKY70和基因敲除WRKY70的擬南芥突變體為材料, 通過(guò)利用真菌病原體Alternaria

20、brassicicola和Erysiphe cichoracearum侵染植物材料, 結(jié)果表明: 超表達(dá)WRKY70能提高SA介導(dǎo)的Erysiphe cichoracearum抗性, 但會(huì)降低JA介導(dǎo)的Alternaria brassicicola抗性; 相反, 基因敲除或下調(diào)WRKY70的表達(dá)則降低植物對(duì)SA介導(dǎo)的Erysiphe cichoracearum抗性。因此, WRKY70可能部分通過(guò)NPR1來(lái)抑制JA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑, 同時(shí)WRKY70是平衡植物SA、JA防衛(wèi)信號(hào)途徑的一個(gè)重要決定因子。2.2 WRKY轉(zhuǎn)錄因子在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用研究表明: WRKY轉(zhuǎn)錄因子還參與植物衰老以及胚

21、胎發(fā)育等一系列生命活動(dòng)。如Lagace等17從自交不親和的野生馬鈴薯胚珠中分離出一個(gè)型1610 遺傳HEREDITAS(Beijing 2006 28卷WRKY轉(zhuǎn)錄因子ScWRKY1, 其編碼基因在莖和根中的表達(dá)水平很低, 在發(fā)育的種子中幾乎不表達(dá), 而在葉中的表達(dá)水平很高, 而且在受精后16天左右的魚(yú)雷期胚胎中有瞬時(shí)高表達(dá), 表明ScWRKY1轉(zhuǎn)錄因子在胚胎形成過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用; Robatzek 等18發(fā)現(xiàn)擬南芥AtWRKY6轉(zhuǎn)錄因子在幼片和成熟葉片幾乎不表達(dá), 而在衰老葉片中具有很高的表達(dá)水平, 同時(shí)其表達(dá)水平不僅能調(diào)節(jié)相關(guān)防御基因如ELI3、PR1和PR5的表達(dá), 還能調(diào)節(jié)衰老

22、相關(guān)基因如SAG12和SAG13的表達(dá), 說(shuō)明AtWRKY6轉(zhuǎn)錄因子不僅與植物的防御應(yīng)答有關(guān), 還與植物衰老程序密切相關(guān); Miao等19為了了解與衰老相關(guān)的WRKY53轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)作用, 利用pull-down技術(shù)分離鑒定了WRKY53轉(zhuǎn)錄因子的候選靶基因, 這些靶基因包括WRKY轉(zhuǎn)錄因子和其他轉(zhuǎn)錄因子基因、脅迫和防衛(wèi)相關(guān)基因以及衰老相關(guān)基因(senescence- associated genes, SAGs, WRKY53通過(guò)與不同的啟動(dòng)子結(jié)合從而起轉(zhuǎn)錄激活因子或轉(zhuǎn)錄抑制因子作用, 通過(guò)超表達(dá)、RNA干擾和基因敲除等技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)WRKY53轉(zhuǎn)錄因子能加速和延緩衰老表型, 改變靶基因的表

23、達(dá)水平, 表明WRKY53處于負(fù)責(zé)的轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)網(wǎng)絡(luò)并調(diào)節(jié)衰老特異基因的表達(dá); Luo等20通過(guò)研究表明: 轉(zhuǎn)錄因子WRKY10可能通過(guò)與IKU啟動(dòng)子中的W-box結(jié)合從而調(diào)節(jié)IKU基因的表達(dá)參與種子的發(fā)育過(guò)程; Zhang等6,21通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)水稻糊粉細(xì)胞中ABA誘導(dǎo)表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子OsWRKY71可以通過(guò)與GA誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子OsGAMYB相互作用, 并且另一個(gè)ABA誘導(dǎo)表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子OsWRKY51能通過(guò)與OsWRKY71相互作用從而提高OsWRKY71與Amy32b啟動(dòng)子中W-box的結(jié)合親和力, 從而阻斷Amy32b啟動(dòng)子的活性, 因此, OsWRKY71和OsWRKY51轉(zhuǎn)錄因子在水稻

24、糊粉細(xì)胞GA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中起抑制作用, 而它們很可能是ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和GA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要整合因子。2.3 WRKY轉(zhuǎn)錄因子在植物代謝中的調(diào)節(jié)作用最近, 有人先后克隆并鑒定出了與植物物質(zhì)代謝調(diào)控相關(guān)的WRKY轉(zhuǎn)錄因子。如Xu等22從棉花中分離出GaWRKY1轉(zhuǎn)錄因子, 并發(fā)現(xiàn)GaWRKY1轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)調(diào)節(jié)棉花(+-杜松烯合酶-A(+- cadinene synthase-A, CAD1-A基因的活性從而參與棉花倍半萜烯生物合成的調(diào)控作用; Sun等從大麥中分離并純化出一個(gè)與順式作用元件SURE(sugar re-sponsive相結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子SUSIBA2(sugar signalin

25、g in barley, SUSIBA2屬于WRKY型轉(zhuǎn)錄因子, 它不僅能與SURE元件結(jié)合, 還能與W-box結(jié)合, 研究表明: SUSIBA2是淀粉合成中一個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子, 因此, WRKY轉(zhuǎn)錄因子也參與碳水化合物的合成代謝5。2.4 WRKY轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的植物應(yīng)答反應(yīng)模式WRKY轉(zhuǎn)錄因子作為一種重要的誘導(dǎo)型調(diào)節(jié)因子, 參與植物的多種防衛(wèi)反應(yīng)、生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)節(jié)以及物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)等各種重要生理活動(dòng), 但其作用模型尚不清楚。Asai等23,24研究表明某些WRKY轉(zhuǎn)錄因子的功能受絲裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated pro-tein kinase, MAPK的調(diào)節(jié)。植物體內(nèi)的

26、MAPK、MAPK激酶(MAPKK和MAPKK激酶(MAPKKK構(gòu)成MAP激酶級(jí)聯(lián), 通過(guò)一系列的磷酸化反應(yīng)將外界信號(hào)逐步放大并傳遞到細(xì)胞內(nèi), 引發(fā)各種生理生化反應(yīng)。根據(jù)前人研究工作, 我們推測(cè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)植物各種生理應(yīng)答反應(yīng)的主要過(guò)程如下(圖1: 首先是各種環(huán)境誘導(dǎo)因子與細(xì)胞膜上的受體作用, 通過(guò)某種機(jī)制激活體內(nèi)的MAP激酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng), MAP 激酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng)通過(guò)一系列的磷酸化反應(yīng)激活WRKY 轉(zhuǎn)錄因子的活性, WRKY轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)與W-box元件發(fā)生特異性結(jié)合, 調(diào)節(jié)啟動(dòng)子中含有該元件的相關(guān)功能基因或其他調(diào)節(jié)因子基因的表達(dá), 參與植物各種重要生理應(yīng)答反應(yīng)。3 展望研究表明WRKY轉(zhuǎn)錄因

27、子參與調(diào)節(jié)植物的多種生物學(xué)過(guò)程, 當(dāng)前的研究則主要集中在WRKY轉(zhuǎn)錄因子基因克隆、結(jié)構(gòu)鑒定、表達(dá)及其相關(guān)功能分析等初步階段。事實(shí)上, WRKY轉(zhuǎn)錄因子所介導(dǎo)的植物應(yīng)答反應(yīng)過(guò)程仍十分模糊, 比如WRKY轉(zhuǎn)錄因子的上、下游結(jié)合因子仍不能確定, 隨著RNAi、miRNA 等研究基因功能方法的不斷發(fā)展以及標(biāo)簽-融合蛋白篩選系統(tǒng)等互作蛋白質(zhì)篩選系統(tǒng)的完善, WRKY轉(zhuǎn)錄因子所參與的生物學(xué)功能將會(huì)進(jìn)一步得到拓寬, 其所介導(dǎo)植物應(yīng)答反應(yīng)過(guò)程也會(huì)逐漸被闡明。12期 田云等: 植物WRKY轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其生物學(xué)功能 1611 圖1 WRKY轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)植物各種應(yīng)答反應(yīng)模式圖Fig. 1 The modes

28、of plant respond pattern are mediated by WRKY transcription factors參考文獻(xiàn)(References:1 Ishiguro S, Nakamura K. Characterization of a cDNA encoding anovel DNA-binding protein, SPF1, that recognizes SP8 se-quences in the 5' upstream regions of genes coding for sporamin and beta-amylase from sweet po

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