DAP-seq技術(shù)揭示花生中AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子下游調(diào)控基因

2023年6月4日，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院宋輝教授課題組的研究成果，發(fā)表在Oil Crop Science期刊上，文章題目為Identification of the target genes of AhTWRKY24 and AhTWRKY106 transcription factors reveals their regulatory network in Arachis hypogaea cv. Tifrunner using DAP-seq。該研究使用DNA親和純化測(cè)序（DAP-seq）技術(shù)鑒定了AhTWRKY24和AhTWRKY106的結(jié)合基序以及下游基因。并結(jié)合RNA-seq數(shù)據(jù)揭示了AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控參與干旱脅迫響應(yīng)的下游基因。

研究背景

WRKY轉(zhuǎn)錄因子是植物對(duì)生物和非生物脅迫反應(yīng)的重要核心調(diào)控因子。花生是一種重要的油料和蛋白質(zhì)作物。花生具有數(shù)百個(gè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子成員，但是對(duì)于它們的功能和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍不清楚。本研究前期鑒定了花生中具有耐旱功能的部分同源的AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子。以此為基礎(chǔ)，本研究利用DAP-seq技術(shù)并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)推導(dǎo)了AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

研究結(jié)果

1、該實(shí)驗(yàn)前期使用生物信息學(xué)方法預(yù)測(cè)出了AhTWRKY24和AhTWRKY106這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的亞細(xì)胞定位。對(duì)AdWRKY40、AiWRKY23、AhTWRKY24和AhTWRKY106的編碼序列(CDS)和蛋白質(zhì)序列進(jìn)行多重序列比對(duì)，揭示了它們的保守區(qū)域。并使用RNA-seq數(shù)據(jù)分析AhTWRKY24和AhTWRKY106 TFs在22個(gè)組織中的表達(dá)模式。

圖1. AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子及其同源蛋白的序列比對(duì)和表達(dá)模式。

2、利用DAP-seq技術(shù)研究AhTWRKY24和AhTWRKY106的結(jié)合基序和下游基因

圖2. AhTWRKY24和AhTWRKY106結(jié)合的Peaks在染色體上的分布

圖3. AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合W-box元件。

圖4. AhTWRKY24和AhTWRKY106調(diào)控基因表達(dá)的模式圖

3、聯(lián)合DAP-seq和RNA-seq結(jié)果分析AhTWRKY24 and AhTWRKY106對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)。

圖5. AhTWRKY24和AhTWRKY106調(diào)控不同干旱脅迫時(shí)期的差異表達(dá)基因 (DEGs) 。

圖6. AhTWRKY24和AhTWRKY106調(diào)控不同干旱脅迫時(shí)期的同源基因表達(dá)差異。

研究結(jié)果表明，AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子不僅序列相似性高，而且都通過結(jié)合W-box元件來調(diào)節(jié)下游基因。它們既可以協(xié)同調(diào)控下游基因，也可以特異性調(diào)控下游基因來參與對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)，但兩者所調(diào)控下游基因的數(shù)量無明顯差異。該結(jié)果為進(jìn)一步研究AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子的功能和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了參考。