Page 197 - 《广西植物》2025年第10期

１０ 期 黄金龙等: 马尾松 ＰｍＷＲＫＹ２ 和 ＰｍＷＲＫＹ６ 基因生物信息学及表达分析 １ ９ ２ ７

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ＷＲＫＹ ｆａｍｉｌｙ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｆａｍｉｌｉｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｈｉｇｈｅｒ ｐｌａｎｔｓ. Ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈａｖｅ
ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ＷＲＫＹ ｆａｍｉｌｙ ｇｅｎｅｓ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ ｔｏ ｉｎｓｅｃｔ ｐｅｓｔｓꎬ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ. Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＷＲＫＹ ｆａｍｉｌｙ ｇｅｎｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｔｏ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｈｏｒｍｏｎｅｓꎬ ｔｈｅ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＰｍＷＲＫＹ２ ａｎｄ ＰｍＷＲＫＹ６ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ＰｍＷＲＫＹ２ ａｎｄ ＰｍＷＲＫＹ６ ｇｅｎｅｓ ｕｎｄｅｒ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｈｏｒｍｏｎｅｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｕｃｈ ａｓ ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄ
(ＡＢＡ)ꎬ ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ (ＳＡ)ꎬ ｍｅｔｈｙｌ ｊａｓｍｏｎａｔｅ (ＭｅＪＡ) ａｎｄ ｇｉｂｂｅｒｅｌｌｉｎ ａｃｉｄ (ＧＡ) ａｎｄ ｃａｌｃｉｕｍ ｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ
ｑＰＣＲ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) ＰｍＷＲＫＹ２ ａｎｄ ＰｍＷＲＫＹ６ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｅｎｃｏｄｅｄ ６６７ ａｎｄ ５７５ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓꎬ
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬ ａｎｄ ｗｅｒｅ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｙ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅｕｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ Ｎ￣ｔｅｒｍｉｎｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｇｅｎｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ａ ｈｉｇｈｌｙ
ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ＷＲＫＹＧＱＫ ｈｅｐｔａｐｅｐｔｉｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ Ｃ￣ｔｅｒｍｉｎｕｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ａ ｚｉｎｃ ｆｉｎｇｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ
ｔｈｅ ＷＲＫＹ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｆａｍｉｌｙ. (２) Ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐꎬ ＰｍＷＲＫＹ２ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ ＰｍＷＲＫＹ６
ｐｒｏｔｅｉｎ ｗｅｒｅ ｍｏｓｔ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ＰｔＸＧ２００２０.１ ａｎｄ Ｐｔ２Ｇ２９９９０.１ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｆｒｏｍ Ｐ. ｔａｂｕｌｉｆｏｒｍｉｓꎬ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ
ｇｙｍｎｏｓｐｅｒｍ. (３) Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＣＫꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＰｍＷＲＫＹ２ ａｎｄ ＰｍＷＲＫＹ６ ｇｅｎｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ
２＋
ｂｙ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｈｏｒｍｏｎｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ Ｃａ ｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｉｎ ｔｈｅ
２＋
ｌａｔｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄ. Ｕｎｄｅｒ Ｃａ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｏｎｅꎬ ｂｏｔｈ ｇｅｎｅｓ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｆｉｒｓｔ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇꎬ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＰｍＷＲＫＹ２ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＰｍＷＲＫＹ２ ｇｅｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｔｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ＣＫꎬ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
ｌｅｖｅｌ ｏｆ ＰｍＷＲＫＹ６ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ＣＫ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ. Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｂｏｔｈ ＰｍＷＲＫＹ２ ａｎｄ ＰｍＷＲＫＹ６ ｇｅｎｅｓ ｃａｎ ｒｅｓｐｏｎｄ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓꎬ ｂｕｔ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａꎬ ＰｍＷＲＫＹ２ꎬ ＰｍＷＲＫＹ６ꎬ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ

转录因子(ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒꎬ ＴＦ)又称为反式 例如ꎬＧｍＷＲＫＹ５４ 基 因 通 过 激 活 脱 落 酸 ( ａｂｓｃｉｓｉｃ
２＋
作用因子ꎬ通过与下游目标基因顺式作用元件结 ａｃｉｄꎬＡＢＡ)和 Ｃａ 信号通路增强气孔关闭以减少
合来激活或抑制基因表达ꎬ在植物生长发育和响 水分流失ꎬ从而增强大豆( Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ) 的抗旱性
应外界环境中发挥重要作用( Ｐｏｒｔｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)ꎮ (Ｗｅｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎻ ＡｃＷＲＫＹ４０ 可通过调节乙烯
植物中含有多种转录因子家族ꎬ其中 ＷＲＫＹ 家族 (ｅｔｈｙｌｅｎｅꎬＥＴ)生物合成相关基因的表达来调控猕
是近年来发现的植物中特有、最大且重要的转录 猴桃(Ａｃｔｉｎｉｄｉａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ)果实成熟过程(Ｇａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
因子家族之一ꎮ ＷＲＫＹ 家族基因保守结构域由 ６０ ２０２１)ꎻＯｓＷＲＫＹ５３ 和 ＯｓＷＲＫＹ７０ 均能正调控水稻
个氨基酸组成ꎬ在 Ｎ 端含有 ＷＲＫＹＧＱＫ 高度保守 (Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ)体内胰蛋白酶抑制剂含量ꎬ从而增
七肽结构ꎬ以及 Ｃ 端含有锌指结构(Ｒｕｓｈｔｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ 强水稻对二化螟( Ｃｈｉｌｏ ｓｕｐｐｒｅｓｓａｌｉｓ) 的抗性( Ｈｕ ｅｔ
２０１０)ꎬ根据 ＷＲＫＹ 保守七肽结构域数目和锌指结 ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻ Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎮ 在松树中ꎬＷＲＫＹ 家
构类型ꎬ将 ＷＲＫＹ 转录因子家族分为 Ｉ、Ⅱ和Ⅲ家 族基因在马尾松侧芽发育(Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ｂ)、萜
族( Ｅｕｌｇｅｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０００ )ꎮ Ｉｓｈｉｇｕｒｏ 和 Ｎａｋａｍｕｒａ 类化合物和类黄酮生物合成( Ｍａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１) 中
(１９９４)首次从甘薯( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ) 中分离到编 发挥重要作用ꎻ此外ꎬＷＲＫＹ 家族基因还参与了松
码 ＷＲＫＹ 蛋 白 的 ＳＰＦ１ ( Ｓｗｅｅｔ￣Ｐｏｔａｔｏ Ｆａｃｔｏｒ￣１) 基 树非生物逆境胁迫响应过程ꎬ如长白落叶松( Ｌａｒｉｘ
因ꎮ 随着分子生物学技术的不断发展ꎬ目前众多 ｏｌｇｅｎｓｉｓ)ＬｏＷＲＫＹ１ 受干旱和外源 ＡＢＡ 显著诱导表
植物的 ＷＲＫＹ 家族基因陆续得到鉴定ꎬ包括杨树 达( 王 乃 锐 等ꎬ ２０２２ )ꎬ 分 别 过 表 达 马 尾 松
(Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｒｉｃｈｏｃａｒｐａ )１０５ 个( Ｈｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)、马 ＰｍＷＲＫＹ３０ 和 ＰｍＷＥＫＹ１６４ 能增强转基因烟草的

尾松(Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ) ４３ 个( Ｓｕｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)、 耐 旱 性 和 耐 磷 性 ( 王 庆 竹 等ꎬ ２０１９ꎻ Ｓｕｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
杉 木 ( Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ ｌａｎｃｅｏｌａｔａ) ４４ 个 ( 曾 铭 等ꎬ ２０２２)ꎻ在生物胁迫方面ꎬ赤松( Ｐｉｎｕｓ ｄｅｎｓｉｆｌｏｒａ) 在
２０１９)ꎮ 感 染 松 材 线 虫 ( Ｂｕｒｓａｐｈｅｌｅｎｃｈｕｓ ｘｙｌｏｐｈｉｌｕｓ ) 后
ＷＲＫＹ 转录因子家族在植物生长发育调控和 ＷＲＫＹ 家族基因显著上调表达ꎬ表明 ＷＲＫＹ 家族
生物 或 非 生 物 胁 迫 响 应 过 程 中 发 挥 重 要 作 用 基因可能 参 与 松 材 线 虫 的 胁 迫 响 应 ( Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ
(Ｅｕｌｇｅｍ ＆ Ｓｏｍｓｓｉｃｈꎬ ２００７ꎻ Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ ２０２４)ꎮ Ｃｈｅｎ 等(２０２１ａ) 发现 ＰｍＷＲＫＹ３１ 基因通