落花生（Arachis hypogaea L.）の干ばつストレス下におけるWRKY遺伝子ファミリーの同定と発現解析

Identification and expression analysis of WRKY gene family under drought stress in peanut (Arachis hypogaea L.).

• Nannan Zhao
• Meijing He
• Li Li
• Shunli Cui
• Mingyu Hou
• Liang Wang
• Guojun Mu
• Lifeng Liu
• Xinlei Yang

抄録

WRKY転写因子は、植物が複雑な環境に適応するための制御機構に重要な役割を果たしている。本研究では、干ばつに強い落花生品種「L422」のトランスクリプトームシークエンスデータと組み合わせて、AhWRKYファミリーをバイオインフォマティクスの手法を用いて網羅的に解析した。その結果、158個のAhWRKY遺伝子が同定され、染色体上の分布に応じて命名された。AhWRKYタンパク質の構造的特徴と系統解析に基づき、AhWRKYファミリーのメンバーは3つのグループに分類され、そのうちのグループIIには5つのサブグループが含まれていた。AhWRKY遺伝子の構造解析と保存モチーフ解析の結果、クラスタリング解析の精度が高いことが確認された。また、タンデム12個、セグメント重複遺伝子136個を同定した。その結果、セグメント重複事象がAhWRKYファミリーの進化の主な原動力であることが示された。コリネアリティ解析の結果、Arachis hypogaeaと2倍体の野生の祖先（Arachis duranensisとArachis ipaensis）との間には32の遺伝子ペアが存在し、AhWRKYファミリーの系統的特徴を示す貴重な手がかりとなった。さらに、プロモーター領域には19個のストレス関連シス作用エレメントが検出された。干ばつストレスに対するAhWRKYファミリーの遺伝子発現レベルを調べたところ、干ばつストレスの影響を受けていると考えられる73の異なる発現を持つAhWRKY遺伝子が得られた。これらの結果は、落花生の干ばつ抵抗性における WRKY 遺伝子のさらなる研究のための基礎的な知見を提供するものである。

WRKY transcription factors play crucial roles in regulation mechanism leading to the adaption of plants to the complex environment. In this study, AhWRKY family was comprehensively analyzed using bioinformatic approaches in combination with transcriptome sequencing data of the drought-tolerant peanut variety 'L422'. A total of 158 AhWRKY genes were identified and named according to their distribution on the chromosomes. Based on the structural features and phylogenetic analysis of AhWRKY proteins, the AhWRKY family members were classified into three (3) groups, of which group II included five (5) subgroups. Results of structure and conserved motifs analysis for the AhWRKY genes confirmed the accuracy of the clustering analysis. In addition, 12 tandem and 136 segmental duplication genes were identified. The results indicated that segmental duplication events were the main driving force in the evolution of AhWRKY family. Collinearity analysis found that 32 gene pairs existed between Arachis hypogaea and two diploid wild ancestors (Arachis duranensis and Arachis ipaensis), which provided valuable clues for phylogenetic characteristics of AhWRKY family. Furthermore, 19 stress-related cis-acting elements were found in the promoter regions. During the study of gene expression level of AhWRKY family members in response to drought stress, 73 differentially expressed AhWRKY genes were obtained to have been influenced by drought stress. These results provide fundamental insights for further study of WRKY genes in peanut drought resistance.