园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (10): 2297-2310.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-1013
吴丹1, 柳佳欣1, 卓林熙1, 李钰1, 罗英1, 周勇2, 杨有新1,*(), 余婷1,*(
)
收稿日期:
2024-04-19
修回日期:
2024-07-25
出版日期:
2024-10-25
发布日期:
2024-10-21
通讯作者:
基金资助:
WU Dan1, LIU Jiaxin1, ZHUO Linxi1, LI Yu1, LUO Ying1, ZHOU Yong2, YANG Youxin1,*(), YU Ting1,*(
)
Received:
2024-04-19
Revised:
2024-07-25
Published:
2024-10-25
Online:
2024-10-21
摘要:
以辣椒自交系007EA为材料,克隆了1个WRKY转录因子基因CaWRKY39,其开放阅读框为984 bp,编码327个氨基酸,含有1个WRKY结构域和C2H2型的锌指结构。氨基酸序列比对和进化树分析发现CaWRKY39与茄子SmWRKY7、番茄SlWRKY4和马铃薯StWRKY7同源性较高。基因结构分析显示CaWRKY39含有3个外显子和2个内含子。CaWRKY39启动子中含有W-box,以及响应光信号、ABA、MeJA、SA和生长素的顺式作用元件。亚细胞定位结果显示,CaWRKY39定位于细胞核和细胞质。qRT-PCR结果显示CaWRKY39在辣椒叶片中表达量最高,其次是茎、根等组织;此外其表达量在疫霉菌侵染植株叶片后明显上升。进一步通过VIGS技术沉默CaWRKY39,发现TRV:CaWRKY39植株对疫病的抗性比TRV:00对照明显降低。这些结果表明CaWRKY39可能正调控辣椒对疫病的抗性。
吴丹, 柳佳欣, 卓林熙, 李钰, 罗英, 周勇, 杨有新, 余婷. CaWRKY39在辣椒响应疫霉菌侵染中的功能分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(10): 2297-2310.
WU Dan, LIU Jiaxin, ZHUO Linxi, LI Yu, LUO Ying, ZHOU Yong, YANG Youxin, YU Ting. Functional Analysis of CaWRKY39 Under Phytophthora capsici Infection in Pepper[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(10): 2297-2310.
用途 Application | 引物名称 Primer name | 正向引物(5′-3′) Forward | 反向引物(5′-3′) Reverse |
---|---|---|---|
亚细胞定位 Subcellular localization | CaWRKY39-GFP | CTCGATACACCAAATCGACTCTAGTCTAGAATGGCTGTGGACTTAATGATG | CAGCTCCTCGCCCTTGCTCACCATGGTACCAGAAGATTCTAAAATAAGACTACTTGTTTC |
GFP | GACGCCATTTCGCCTTTTCAG | GAACTTGTGGCCGTTTACGTCG | |
基因沉默 VIGS | CaWRKY39 | TGAGTAAGGTTACCGAATTCTCTAGAAAAGCCTCCGTTGTCTTCTTCTTCAC | TTTAATGTCTTCGGGACATGCCCGGGATATCTGCCAGTTTCATGCTTATTGC |
CaPDS | TGAGTAAGGTTACCGAATTCTCTAGAAGGTCTTCTTTGGGAACTGA | TTTAATGTCTTCGGGACATGCCCGGGAGACAAACCACCCAAACCTG | |
TRV1 | ATTGAGGCGAAGTACGATGG | CCATCCACAATTATTTTCCGC | |
实时荧光定量 qRT-PCR | qCaWRKY39 | ACTCCAATCCAACAAGTCCCT | TCATCTTCAGCAGCTTTCCAG |
qCaActin | GACGTGACCTAACTGATAACCTGAT | CTCTCAGCACCAATGGTAATAACTT | |
qPcActin | TTTAGTTGGGGGTCTTGTACC | CCTCCACAACCAGCAACA |
表1 本试验中所用的引物序列
Table 1 Primers used in this study
用途 Application | 引物名称 Primer name | 正向引物(5′-3′) Forward | 反向引物(5′-3′) Reverse |
---|---|---|---|
亚细胞定位 Subcellular localization | CaWRKY39-GFP | CTCGATACACCAAATCGACTCTAGTCTAGAATGGCTGTGGACTTAATGATG | CAGCTCCTCGCCCTTGCTCACCATGGTACCAGAAGATTCTAAAATAAGACTACTTGTTTC |
GFP | GACGCCATTTCGCCTTTTCAG | GAACTTGTGGCCGTTTACGTCG | |
基因沉默 VIGS | CaWRKY39 | TGAGTAAGGTTACCGAATTCTCTAGAAAAGCCTCCGTTGTCTTCTTCTTCAC | TTTAATGTCTTCGGGACATGCCCGGGATATCTGCCAGTTTCATGCTTATTGC |
CaPDS | TGAGTAAGGTTACCGAATTCTCTAGAAGGTCTTCTTTGGGAACTGA | TTTAATGTCTTCGGGACATGCCCGGGAGACAAACCACCCAAACCTG | |
TRV1 | ATTGAGGCGAAGTACGATGG | CCATCCACAATTATTTTCCGC | |
实时荧光定量 qRT-PCR | qCaWRKY39 | ACTCCAATCCAACAAGTCCCT | TCATCTTCAGCAGCTTTCCAG |
qCaActin | GACGTGACCTAACTGATAACCTGAT | CTCTCAGCACCAATGGTAATAACTT | |
qPcActin | TTTAGTTGGGGGTCTTGTACC | CCTCCACAACCAGCAACA |
图3 CaWRKY39及其同源蛋白的多序列比对 St:马铃薯;Sl:番茄;Sm:茄子;Ca:辣椒;Nt:烟草;Cs:黄瓜;At:拟南芥。下同。
Fig. 3 Multiple sequence comparison of CaWRKY39 and its homologous proteins St:Solanum tuberosum;Sl:Solanum lycopersicum;Sm:Solanum melongena;Ca:Capsicum annuum;Nt:Nicotiana tabacum;Cs:Cucumis sativus;At:Arabidopsis thaliana. The same below.
元件 Element | 序列 Sequence | 位置/bp Location | 数量 Number | 位点功能 Function of site |
---|---|---|---|---|
TC-rich repeats | GTTTTCTTAC | -813 | 1 | 参与防御和胁迫反应的顺式作用元件 cis-Acting element involved in defense and stress responsiveness |
LAMP-element | CTTTATCA | -168/-92 | 2 | 光响应元件的一部分 Part of a light responsive element |
Box 4 | ATTAAT | -1 583/-939/ -348 | 3 | 参与光响应的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness |
ATCT-motif | AATCTAATCC | -1 456/-384 | 2 | 参与光响应的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness |
circadian | CAAAGATATC | -1 520 | 1 | 参与昼夜节律调控的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in circadian control |
3-AF1 binding site | TAAGAGAGGAA | -1 643 | 1 | 光响应元件 Light responsive element |
AE-box | AGAAACTT | -1 474 | 1 | 光响应模块的一部分 Part of a module for light response |
ABRE | ACGTG | -1 257 | 1 | 参与脱落酸反应的顺式作用元件 cis-Acting element involved in the abscisic acid responsiveness |
ARE | AAACCA | -1 960/ -1 886 | 2 | 厌氧诱导所必需的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element essential for the anaerobic induction |
TGA-element | AACGAC | -653 | 1 | 生长素响应元件 Auxin-responsive element |
AT-rich sequence | TAAAATACT | -1 861 | 1 | 最大诱导子介导的激活元件 Element for maximal elicitor-mediated activation |
ATC-motif | AGTAATCT | -387 | 1 | 参与光响应的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness |
AT1-motif | AATTATTTTTTATT | -359 | 1 | 光响应模块的一部分 Part of a light responsive module |
AuxRR-core | GGTCCAT | -996 | 1 | 参与生长素响应的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in auxin responsiveness |
TCA-element | CCATCTTTTT | -1 983/-140 | 2 | 参与水杨酸反应的顺式作用元件 cis-Acting element involved in salicylic acid responsiveness |
G-Box | CACGTT | -1 257 | 1 | 参与光响应的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in light responsiveness |
CGTCA-motif | CGTCA | -218 | 1 | 参与MeJA响应的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness |
I-box | GTATAAGGCC | -271 | 1 | 光响应元件的一部分 Part of a light responsive element |
表3 CaWRKY39启动子区域顺式作用元件相关信息
Table 3 Information of cis-acting elements in the CaWRKY39 promoter region
元件 Element | 序列 Sequence | 位置/bp Location | 数量 Number | 位点功能 Function of site |
---|---|---|---|---|
TC-rich repeats | GTTTTCTTAC | -813 | 1 | 参与防御和胁迫反应的顺式作用元件 cis-Acting element involved in defense and stress responsiveness |
LAMP-element | CTTTATCA | -168/-92 | 2 | 光响应元件的一部分 Part of a light responsive element |
Box 4 | ATTAAT | -1 583/-939/ -348 | 3 | 参与光响应的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness |
ATCT-motif | AATCTAATCC | -1 456/-384 | 2 | 参与光响应的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness |
circadian | CAAAGATATC | -1 520 | 1 | 参与昼夜节律调控的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in circadian control |
3-AF1 binding site | TAAGAGAGGAA | -1 643 | 1 | 光响应元件 Light responsive element |
AE-box | AGAAACTT | -1 474 | 1 | 光响应模块的一部分 Part of a module for light response |
ABRE | ACGTG | -1 257 | 1 | 参与脱落酸反应的顺式作用元件 cis-Acting element involved in the abscisic acid responsiveness |
ARE | AAACCA | -1 960/ -1 886 | 2 | 厌氧诱导所必需的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element essential for the anaerobic induction |
TGA-element | AACGAC | -653 | 1 | 生长素响应元件 Auxin-responsive element |
AT-rich sequence | TAAAATACT | -1 861 | 1 | 最大诱导子介导的激活元件 Element for maximal elicitor-mediated activation |
ATC-motif | AGTAATCT | -387 | 1 | 参与光响应的保守DNA模块的一部分 Part of a conserved DNA module involved in light responsiveness |
AT1-motif | AATTATTTTTTATT | -359 | 1 | 光响应模块的一部分 Part of a light responsive module |
AuxRR-core | GGTCCAT | -996 | 1 | 参与生长素响应的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in auxin responsiveness |
TCA-element | CCATCTTTTT | -1 983/-140 | 2 | 参与水杨酸反应的顺式作用元件 cis-Acting element involved in salicylic acid responsiveness |
G-Box | CACGTT | -1 257 | 1 | 参与光响应的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in light responsiveness |
CGTCA-motif | CGTCA | -218 | 1 | 参与MeJA响应的顺式作用元件 cis-Acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness |
I-box | GTATAAGGCC | -271 | 1 | 光响应元件的一部分 Part of a light responsive element |
图7 CaWRKY39在辣椒不同组织(A)及疫霉菌侵染叶片中(B)的表达模式 不同小写字母表示在P < 0.05水平上有显著差异。
Fig. 7 Expression patterns of CaWRKY39 gene in different tissues(A)and in leaves under Phytophthora capsici infection(B) Different lowercase letters indicate significant differences at the P < 0.05 level.
图8 CaWRKY39基因沉默辣椒植株的抗病性鉴定 A:CaWRKY39基因沉默辣椒沉默效率鉴定(* 表示在P < 0.05水平上有显著差异);B:接种疫霉菌6 d、9 d后的表型;C:病情指数(不同小写字母表示在P < 0.05水平上有显著差异)。
Fig. 8 Identification of CaWRKY39 gene silencing for disease resistance in pepper plants A:Identification of silencing efficiency of CaWRKY39 silencing pepper plants(* in the bar indicates a significant difference at the P < 0.05 level);B:Phenotype of live plants at 6,9 days after infection;C:Disease index(Different lowercase letters indicate significant differences at the P < 0.05 level).
图9 CaWRKY39基因沉默辣椒植株离体叶片的抗病性鉴定 A:离体叶片表型及染色情况;B:离体叶片病斑面积;C:离体叶片上疫霉菌生物量;* 表示在P < 0.05水平上有显著差异。
Fig. 9 Identification of disease resistance of isolated leaves of pepper plants with CaWRKY39 gene silencing A:Phenotype and staining of detached leaves;B:Lesion area in detached leaves;C:The biomass of Phytophthora capsici in detached leaves;the * in the bar indicates a significant difference at the P < 0.05 level.
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