WRKY转录因子在逆境胁迫下的作用机制
摘要:随着经济的发展,现如今环境问题日益突出,植物在生长发育过程中进化出了一系列复杂的机制来感知外界信号,对环境做出反应,保证自身生长。研究表明转录因子家族的许多成员参与植物应激反应的调节,WRKY转录因子是现在研究较为广泛的植物特有的转录因子,在植物生长发育、开花、衰老、胁迫过程中都有重要作用。本文阐述了WRKY转录因子的结构,转录因子在应对生物胁迫和非生物胁迫中的作用机制。
关键词:WRKY;转录因子;生物胁迫;非生物胁迫
1 WRKY转录因子结构特点
逆境也常译为胁迫,通常定义为对植物施加有害影响的环境因子。植物在生长发育过程中会受到各种不利的生物和非生物因素的影响,已经成为制约植物生长发育、影响植物产量和质量的关键因素,如病虫侵害、水分胁迫、温度(高、低温)胁迫和盐胁迫等[1]。为了生存,植物进化出了复杂的机制来感知外界信号,从而对环境条件做出最佳反应。各类转录因子在植物逆境胁迫响应调节途径中扮演重要角色,其中WRKY转录因子家族是植物中一大类重要的转录因子,在调控植物生长发育、物质代谢和响应各种逆境胁迫的应答中具有重要作用[2]。
转录因子WRKY蛋白超家族,迄今为止仅在植物中发现[3]。WRKY转录因子因其结构域N-末端具有高度保守的WRKYGQK氨基酸序列而得名 [4]。WRKY家族成员具有相同的结构特征,且至少包含一个高度保守的DNA结合区。该DNA结合区N端一般是由WRKYGQK七肽序列组成的WRKY结构域,C端则是CX4-5CX22-23HXH(C2H2)或CX7CX23HXC(C2HC)组成的锌指结构。在某些WRKY蛋白中,WRKY氨基酸残基也可能以WRRY、WSKY、WKRY、WVKY或WKKY等形式出现[5]。WRKY转录因子能够与(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[6]。
2 WRKY转录因子在胁迫中的作用机制
2.1 WRKY转录因子在非生物胁迫中的作用机制
非生物胁迫是在特定环境下非生物因素对植物造成的不利影响,如盐碱、矿物质缺乏、不利的pH环境,其中干旱和盐碱是抑制植物生长的主要因素。实验表明,WRKY家族在非生物胁迫(如损伤、干旱、冷、盐等)条件下,表达也会发生特异变化。这说明它们在这些过程中也具有重要的作用,增强了植物适应复杂多变环境的能力[7]。
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