WRKY转录因子调控植物养分吸收利用及重金属解毒的研究进展

摘要

WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子,它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达,从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多,在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个,在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫,GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时,WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合,进而实现自我调节或交叉调节,激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来,例如PHT家族成员与磷营养相关;3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用;6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫;2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用;3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用;1个拟南芥WRKY基因调控植物吸收利用硼;1个拟南芥WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物对铁的吸收;7个拟南芥WRKY基因、1个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物解镉毒;2个拟南芥WRKY基因、2个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因帮助植物解铝毒。未来的研究重点是:1)挖掘新的调控养分吸收利用的WRKY转录因子及其靶基因;2)解析养分相关WRKY在翻译和翻译后层面的调控;3)明确表观遗传层面对养分相关WRKY的转录调控;4)揭示养分逆境条件下WRKY互作蛋白及其作用机制。