DAP-seq技术揭示花生中AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子下游调控基因

2023年6月4日，青岛农业大学草业学院宋辉教授课题组的研究成果，发表在Oil Crop Science期刊上，文章题目为Identification of the target genes of AhTWRKY24 and AhTWRKY106 transcription factors reveals their regulatory network in Arachis hypogaea cv. Tifrunner using DAP-seq。该研究使用DNA亲和纯化测序（DAP-seq）技术鉴定了AhTWRKY24和AhTWRKY106的结合基序以及下游基因。并结合RNA-seq数据揭示了AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子可以调控参与干旱胁迫响应的下游基因。

研究背景

WRKY转录因子是植物对生物和非生物胁迫反应的重要核心调控因子。花生是一种重要的油料和蛋白质作物。花生具有数百个WRKY转录因子成员，但是对于它们的功能和调控网络仍不清楚。本研究前期鉴定了花生中具有耐旱功能的部分同源的AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子。以此为基础，本研究利用DAP-seq技术并结合转录组学数据推导了AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子的调控网络。

研究结果

1、该实验前期使用生物信息学方法预测出了AhTWRKY24和AhTWRKY106这两个转录因子的亚细胞定位。对AdWRKY40、AiWRKY23、AhTWRKY24和AhTWRKY106的编码序列(CDS)和蛋白质序列进行多重序列比对，揭示了它们的保守区域。并使用RNA-seq数据分析AhTWRKY24和AhTWRKY106 TFs在22个组织中的表达模式。

图1. AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子及其同源蛋白的序列比对和表达模式。

2、利用DAP-seq技术研究AhTWRKY24和AhTWRKY106的结合基序和下游基因

图2. AhTWRKY24和AhTWRKY106结合的Peaks在染色体上的分布

图3. AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子结合W-box元件。

图4. AhTWRKY24和AhTWRKY106调控基因表达的模式图

3、联合DAP-seq和RNA-seq结果分析AhTWRKY24 and AhTWRKY106对干旱胁迫的响应。

图5. AhTWRKY24和AhTWRKY106调控不同干旱胁迫时期的差异表达基因 (DEGs) 。

图6. AhTWRKY24和AhTWRKY106调控不同干旱胁迫时期的同源基因表达差异。

研究结果表明，AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子不仅序列相似性高，而且都通过结合W-box元件来调节下游基因。它们既可以协同调控下游基因，也可以特异性调控下游基因来参与对干旱胁迫的响应，但两者所调控下游基因的数量无明显差异。该结果为进一步研究AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子的功能和调控网络提供了参考。