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为探究苋属植物（Amaranthus hypochondriacus L.）WRKY 基因家族功能，研究人员进行全基因组分析，明确其特性及关键基因，为育种提供依据。
在植物的奇妙世界里，它们虽无法像动物一样自由移动躲避危险，但却进化出了一套独特的 “防御武器库” 来应对各种环境挑战。转录因子（TFs）就是其中一类至关重要的 “武器”，而 WRKY 转录因子家族更是在植物应对生物和非生物胁迫、生长发育等过程中扮演着关键角色。
然而，在苋属植物（Amaranthus hypochondriacus L.）这个有着高营养价值和强环境适应性的作物中，WRKY 基因家族的相关研究却极为匮乏。为了填补这一空白，来自印度农业研究委员会国家植物遗传资源局（ICAR-National Bureau of Plant Genetic Resources）的研究人员开展了一项全面而深入的研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。
这项研究对于深入了解苋属植物的生长调控机制、提高其抗逆性具有重要意义，有望为苋属植物的遗传改良和育种工作提供关键的理论支持。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，从 Phytozome v13 数据库等获取苋属植物的基因组及相关序列数据，为后续分析奠定基础。利用 BLASTP 搜索、HMMER 程序等生物信息学工具，结合 SMART 和 CDD 等软件，进行 WRKY 基因的鉴定和分析。通过 DNAMAN v8.0 软件、MEGA v7.0 软件等进行多序列比对和系统发育树构建，探究基因家族成员间的进化关系。借助 TBtools 软件、MCScanX 工具等完成基因定位、复制及共线性分析。此外，还运用 RNA 测序（RNA-Seq）和实时荧光定量 PCR（RT-qPCR）技术，对基因表达模式进行分析 。
下面来详细看看研究的主要结果：
- WRKY 基因家族成员的鉴定：研究人员通过一系列严谨的筛选流程，从苋属植物基因组中成功鉴定出 55 个潜在的 WRKY 基因，命名为 AhyWRKY1 - AhyWRKY55。经过进一步的结构域确认，其中 50 个基因含有保守的 WRKY 结构域，被保留用于后续研究。这些基因编码的蛋白质在理化性质上差异显著，且大多被预测定位于细胞核，暗示其在基因表达调控方面的重要作用。
- 多序列比对和系统发育分析：对 AhyWRKY 蛋白的 WRKY 结构域进行多序列比对，发现多数蛋白含有保守的 “WRKYGQK” 七肽序列，但部分蛋白存在单氨基酸或多氨基酸突变。系统发育分析显示，AhyWRKYs 可分为三个主要组（I、II、III），其中组 II 成员最多，进一步细分为五个亚组（IIa - IIe）。这种分类结果与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的 WRKY 基因家族分类具有一定的相似性，有助于理解该基因家族的进化关系。
- 基因结构和保守基序组成分析：分析 AhyWRKY 基因的外显子 - 内含子结构发现，其内含子数量在 1 - 5 之间，结构多样性较高。保守基序分析鉴定出 10 个不同的保守基序，不同组和亚组的 AhyWRKY 成员在基序组成上存在差异，反映出基因家族在进化过程中的功能分化。
- 顺式调控元件分析和 GO 注释：对 AhyWRKY 基因启动子区域的顺式作用元件分析表明，这些基因参与植物生长发育、激素响应以及生物和非生物胁迫响应等多种过程。基因本体（GO）注释结果显示，AhyWRKY 基因在 “DNA 模板转录调控”“刺激响应”“胁迫响应” 等生物学过程以及 “序列特异性 DNA 结合” 等分子功能方面显著富集，进一步明确了其潜在功能。
- 染色体定位、基因复制和共线性分析：AhyWRKY 基因在苋属植物的 16 个支架上分布不均。基因复制分析发现，串联重复事件是 AhyWRKY 基因家族扩张的主要驱动力。共线性分析显示，苋属植物与藜麦（Chenopodium quinoa）的 WRKY 基因同源性最高，这与它们在进化上的亲缘关系相符。
- 不同组织和胁迫处理下 AhyWRKY 基因的表达谱分析：基于 RNA-Seq 数据的分析表明，多数 AhyWRKY 基因在不同组织中均有表达，部分基因表达水平较高，暗示其在植物生长发育和胁迫响应中的重要作用。在干旱和盐胁迫处理下，通过 RT-qPCR 分析发现，AhyWRKY39、AhyWRKY40、AhyWRKY54 等基因的表达显著上调，表明这些基因可能在苋属植物应对非生物胁迫过程中发挥关键作用。
在讨论部分，研究人员指出，此次研究全面解析了苋属植物 WRKY 基因家族的特征和功能。AhyWRKY 基因家族的结构变异和功能分化，使其能够适应不同的环境条件。串联重复事件对基因家族的扩张和功能多样化贡献巨大。关键基因如 AhyWRKY40、AhyWRKY54 和 AhyWRKY39 在干旱和盐胁迫下的显著表达变化，表明它们在调控植物抗逆性方面具有重要作用。
总的来说，该研究首次对苋属植物 WRKY 基因家族进行了全基因组分析，为深入了解其分子机制提供了丰富的数据资源。研究鉴定出的关键基因，为后续通过基因工程手段改良苋属植物的抗逆性奠定了坚实基础，在农业生产和植物遗传育种领域具有重要的应用价值。同时，该研究也为其他植物 WRKY 基因家族的研究提供了有益的参考，推动了植物抗逆分子机制研究的进一步发展。
