植物转录因子

• WRKY转录因子拥有一个庞大的家族，已有 研究表明在其行使某些功能时WRKY转录因 子存在着冗余。因此，进一步阐明WRKY转 录因子在植物防御网络中的调控方式与作用 机理以及 WRKY转录因子间的相互协调机理， 将是今后的一个重要研究方向。 • 同时， 作用机理的阐明，WRKY对于培育抗 逆境作物品种具有重要的理论与实践意义作 为植物特异的重要的转录因子，已经鉴定并 验证了它们参与植物的众多生理过程，如抗 逆，衰老、发育、代谢等，但是关于它们的 作用机理的研究还在初步阶段，还需要大家 的进一步努力，来阐明WRKY家族的作用机 理与功能。
WRKY的分类
• 起初依据WRKY转录因子含有的WRKY结 构域的数量多少和锌指结构将其划分为三类， group I具有2个WRKY结构域和一个C2H2 结构域，group II具有1个WRKY结构域和 一个C2H2结构域，而group III具有1个 WRKY结构域和一个C2HC结构域。 • 后来通过生物信息学分析，依据系统进化分 析高等植物的WRKY转录因子将其划分为I、 IIa + IIb、IIc、IId + IIe、III五类 。
• WRKY类转录因子是植物中最大的几类转 录因子之一，它们构成了整个植物信号网 络的一部分，调控许多植物生命过程。 • WRKY转录因子参与了植物损伤、衰老、 生长发育及代谢、植物防御等多种植物进 程，并且还响应各种非生物胁迫，如高盐、 热、干旱和冷等。
WRKY的发现过程
• 最早被鉴定的植物WRKY 基因是甘薯SPF1基 因, 其基因产物特异地与甘薯Sporamin基因和 β-淀粉酶(β-amylase) 基因启动子区域的SP8序 列识别, 从而参与并调控植物糖信号途径的建 立。 • 随后, 相继在野燕麦、欧芹（从此命名为 WRKY）和拟南芥等植物中克隆到相应的 WRKY基因, 并开展了较详细的分子生物学功 能分析。
WRKY的作用及作用方式
• WRKY 参 与 了 植 物 生 长、 发 育、衰 老，以 及生物和非 生 物 胁 迫 应 答 等 过 程，另外， 植物某些器官的发育以及体内物质的代谢也受到 WRKY的调控。WRKY 转 录 因 子 在植物体内 的表达，受到许多环境因子的诱导，具有快速 瞬时等特点，并且还具有组织特异性。 • WRKY转录因子通过与基因启动子区域特定的 核苷酸序列(T)(T)TGAC(C/T)片段(即W盒)，其 中TGAC为W盒的核心序列，专一性结合来调节 基因的转录。
植物体中WRKY转录因子与其 抗病机制
主要内容
• • • • • 什么是WRKY WRKY的发现过程 WRKY的结构特点及分类 WRKY的作用 WRKY研究展望
一、WRKY转录因子
• 转录因子，是一群能与基因5`端上游特定 序列专一性结合，从而保证目的基因以特 定的强度在特定的时间与空间表达的质蛋 白分子。 • WRKY不是缩写，WRKY基因的得名是因 为其所编码的转录调控因子WRKY蛋白至 少含有一段大约60个氨基酸的高度保守结 构域，在该结构的N-端，几乎所有成员都 有WRKYGQK这样的7肽，所以简称为 WRKY。W=色氨酸，R=精氨酸，K=赖氨 酸，Y=酪氨酸，G=甘氨酸，Q=谷氨酰胺。
• AtWRKY4
第一个被阐明蛋白三维结 构 的 WRKY 蛋 白 是 2005 年采用核磁共振从拟南芥 中发现的WRKY4。 其 C 端由 4 个 β 链组成反平 行的 β 折叠片，而位于 N 端的 β 折叠片包含保守的 WRKYGQK 序 列 ， 该 片 段可参与DNA的结合，其 中R-K-G起重要作用。 β 折叠片的末端含有保守 的 Cys/His 残 基 形 成 的 锌 指结构。
• WRKY通过与靶基因启动子区域的W-box 结合，进行自我调控或交叉调控来促进或者 抑制其表达。 • WRKY还可以调控依赖于SA和JA，乙烯等 防御反应途径的交互作用。 • 同样，病害，物理伤害，干旱，寒冷，高盐 等都可以诱导WRKY表达，进而激发防御 应答。
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WRKY的结构特点及分类
• WRKY家族最显著的特点就是至少含有一段 大约60个氨基酸的WRKY保守结构域。在N末端有一或两个WRKYGQK的保守序列（称 为WRKY结构域）和C端的一个锌指结构。 • N-端含有WRKYGQK高度保守氨基酸序列的 新型转录调控因子, 它能与(T)(T)TGAC(C/T) 序列(W-box)发生特异性作用, 调节启动子中 含W-box元件的调节基因和/或功能基因的表 达, 从而参与植物的各种防卫反应, 调节植物 的生长发育等。