بررسی بیوانفورماتیکی ژن‌های خانواده‌ی عوامل رونویسی WRKY در گندم

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل کارشناسی‌ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شاهد، تهران

2 استادیار ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، کرج

3 استادیار اصلاح نباتات- بیومتری، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شاهد، تهران

چکیده

خانواده‌ی ژنی WRKY رمزکننده گروه بزرگی از عوامل رونویسی هستند که در تنظیم ژن‌های پاسخ­دهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی به‌خصوص در تنش خشکی دخیل می­باشند؛ برای شناسایی اعضاء این خانواده ژنی در گندم، جستجوی چندگانه در پایگاه‌های اطلاعاتی مرتبط و tblastn براساس توالی­های حفظ‌شده‌ی این خانواده در برنج در داده­های nr، EST، HTGS انجام شد. توالی­هایی مثل EST و cDNA (فاقد پروتئین) توسط نرم­افزارهای DNAstar و NCBI ORF finder ترجمه شدند. هم‌ردیفی و آنالیز فیلوژنتیکی با استفاده از نرم‌افزارهای MEGA4 و BioEdit انجام گردید. الگوی بیانی این خانواده­ی ژنی با استفاده از داده­های ریزآرایه و در پایگاه­های PLEXdb، GENEVESTGATOR بررسی شد. براساس نتایج به‌دست‌ آمده، 94 عضو از خانواده­ی ژنی WRKY در گندم یافت شد. برای 76 عضو پیدا شده ساختار حفظ ‌شده خانواده WRKY به‌طور کامل وجود داشت و برای دیگر اعضاء توالی کامل پروتئین پیدا نشد. عوامل رونویسی WRKY در گندم همانند برنج بر مبنای ساختار دمین حفاظت‌شده WRKY به سه گروه تقسیم شدند. 7 عضو از این خانواده، با توجه به بیان افتراقی آن‌ها در پاسخ به تنش خشکی در ارقام حساس و متحمل گندم، به‌عنوان ژن­های منتخب برای افزایش تحمل به خشکی در گندم انتخاب شدند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

In Silico Analysis of the WRKY Transcription Factors Gene Family in Wheat

نویسندگان [English]

  • Ghaffar Khezri 1
  • Zahra sadat Shobbar 2
  • Amir Mohammad Naji 3
1 M.Sc. Graduate of Agricultural Biotechnology, Faculty of Agriculture, Shahed University, Tehran
2 Assistant Professor of Molecular Genetics and Genetic Engineering, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Karaj
3 Assistant Professor of Plant Breeding- Biometry, Department of Biotechnology, Faculty of Agriculture, Shahed University, Tehran
چکیده [English]

WRKY gene family encodes a large group of transcription factors which are involved in the regulation of biotic and abiotic stress responsive genes. To identify WRKY family members in wheat, multiple searches were done in the related databases. Rice WRKY conserved sequences were used as the templates for tblastn searches in the nr, EST, HTGS datasets for finding new members in wheat. EST and cDNA sequences were translated by the DNAstar software and NCBI ORF finder. Phylogenetic analyses were done using MEGA4 and BioEdit softwares. Expression pattern of this gene family studied by analysis of microarray data from the PLEXdb, GENEVESTIGATOR databases. According to the results, 94 members were found in the wheat WRKY gene family which 76 members of them had complete conserved domain. Wheat WRKY transcription factors such as rice WRKY TFs were divided into three groups based on the WRKY conserved domain. 7 members of this family with differential expression at drought stress condition in sensitive and tolerant varieties were regarded as candidate genes for drought tolerance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Abiotic stresses
  • Expression pattern
  • Phylogenetic analysis
  • Sequence alignment
  • WRKY conserved domain
Dean-Knox, D., Devitt, D., Verchick, L. and Morris, R. 1998. Physiological response of two turfgrass species to varying ratios of soil matric and osmotic potentials. Crop Science, 38: 175-181.

Moral, L., Rharrabti, Y., Villegas, D. and Royo, C. 2003. Evaluation of grain yield and its components in durum wheat under Mediterranean conditions. Agronomy Journal, 95: 266-274.

Dong, J., Chen, C. and Chen, Z. 2003. Expression profiles of the Arabidopsis WRKY gene superfamily during plant defense response. Plant Molecular Biology, 51: 21-37.

Eulgem, T., Rushton, P. J., Robatzek, S. and Somssich, I. E. 2000. The WRKY superfamily of plant transcription factors. Trends in Plant Science, 5: 199-205.

Ingram, J. and Bartels, D. 1996. The molecular basis of dehydration tolerance in plants. Annual Review of Plant Biology, 47: 377-403.

Kadam, S., Singh, K., Shukla, S., Goel, S., Vikram, P., Pawar, V., Gaikwad, K., Khanna-Chopra, R. and Singh, N. 2012. Genomic associations for drought tolerance on the short arm of wheat chromosome 4B. Functional & Integrative Genomics, 12 (3): 447-464.

Kalde, M., Barth, M., Somssich, I. E. and Lippok, B. 2003. Members of the Arabidopsis WRKY group III transcription factors are part of different plant defense signaling pathways. Molecular Plant-Microbe Interactions, 16: 295-305.

Kafi, M., Noori, A., Salehi, M., Kamandi, A., Masoumi, A. and Nabati, J. 2009. Environmental stresses physiology of Plants, SID publications of Mashhad, 1: 394-395.

Riechmann, J., Heard, L. J., Martin, G., Reuber, L. and Jiang, C. Z. 2000. Arabidopsis transcription factors: genome-wide comparative analysis among eukaryotes. Science, 290: 2105-2110.

Rushton, P. J., Somssich, I. E., Ringler, P. and Shen, Q. J. 2010. WRKY transcription factors. Trends in Plant Science, 15: 247-258.

Rushton, P. J., Torres, J. T., Parniske, M., Wernert, P., Hahlbrock, K. and Somssich, I. E. 1996. Interaction of elicitor-induced DNA-binding proteins with elicitor response elements in the promoters of parsley PR1 genes. The EMBO Journal, 15 (20): 5690-5700.

Rushton, P. J., Bokowiec, M. T., Han, S., Zhang, H., Brannock, J. F., Chen, X., Laudeman, T. W. and Timko, M. P. 2008. Tobacco transcription factors: novel insights into transcriptional regulation in the solanaceae. Plant Physiology, 147 (1): 280-295.

Tamura, K., Dudley, J., Nei, M. and Kumar, S. 2007. MEGA4: molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution, 24 (8): 1596-1599.

Ulker, B. and Somssich, I. E. 2004. WRKY transcription factors: from DNA binding towards biological function. Current Opinion in Plant Biology, 7 (5): 491-498.

Wu, K. L., Guo, Z. J.,Wang, H. H. and Li, J. 2005. The WRKY family of transcription factors in rice and Arabidopsis and their origins. DNA Research, 12 (1): 9-26.

Zhang, Y. and Wang, L. 2005. The WRKY transcription factor superfamily: its origin in eukaryotes and expansion in plants. BMC Evolutionary Biology, 5: 1.