DAP-seq技術揭示花生中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)大學草業(yè)學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親和純化測序（DAP-seq）技術鑒定了AhTWRKY24和AhTWRKY106的結合基序以及下游基因。并結合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的下游基因。

研究背景

WRKY轉(zhuǎn)錄因子是植物對生物和非生物脅迫反應的重要核心調(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WRKY轉(zhuǎn)錄因子成員，但是對于它們的功能和調(diào)控網(wǎng)絡仍不清楚。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，本研究利用DAP-seq技術并結合轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)推導了AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控網(wǎng)絡。

研究結果

1、該實驗前期使用生物信息學方法預測出了AhTWRKY24和AhTWRKY106這兩個轉(zhuǎn)錄因子的亞細胞定位。對AdWRKY40、AiWRKY23、AhTWRKY24和AhTWRKY106的編碼序列(CDS)和蛋白質(zhì)序列進行多重序列比對，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個組織中的表達模式。

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

2、利用DAP-seq技術研究AhTWRKY24和AhTWRKY106的結合基序和下游基因

圖2. AhTWRKY24和AhTWRKY106結合的Peaks在染色體上的分布

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

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

3、聯(lián)合DAP-seq和RNA-seq結果分析AhTWRKY24 and AhTWRKY106對干旱脅迫的響應。

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

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

研究結果表明，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干旱脅迫的響應，但兩者所調(diào)控下游基因的數(shù)量無明顯差異。該結果為進一步研究AhTWRKY24和AhTWRKY106轉(zhuǎn)錄因子的功能和調(diào)控網(wǎng)絡提供了參考。