全 文 ：园 艺 学 报 2012，39（10）：2049–2060 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2012–05–24；修回日期：2012–08–02
基金项目：国家现代苹果产业技术体系项目；山东省自然科学基金项目（Y2008D60）；潍坊学院博士科研基金项目（2012BS15）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：hrshu@sdau.edu.cn；hui5232@163.com）
苹果WRKY转录因子家族基因生物信息学分析
许瑞瑞 1，张世忠 2，曹 慧 1,*，束怀瑞 2,*
（1 潍坊学院生物与农业工程学院，山东省高校生物化学与分子生物学重点实验室，山东潍坊 261061；2 山东农业大
学园艺科学与工程学院，国家苹果工程技术研究中心，山东泰安 271018）
摘 要：利用生物信息学方法对苹果 MdWRKY 转录因子家族成员、基因分类、染色体定位、系统进
化关系和结构域序列保守性进行了预测，并分析基因在果实成熟期和砧穗互作中的表达差异。苹果
MdWRKY 家族包含 116 个基因，分为 GroupⅠ、GroupⅡ和 GroupⅢ，其中 GroupⅡ又可细分为 GroupⅡa、
GroupⅡb、GroupⅡc、GroupⅡd 和 GroupⅡe 亚类；苹果的 17 条染色体均有 WRKY 转录因子分布，其中
第 1 条染色体上的分布最多，有 12 个 WRKY 基因分布。MdWRKY 编码的蛋白在 118 ~ 965 个氨基酸范围
内，等电点位于 4.81 ~ 10.16 之间。Microarray 分析发现，在苹果果实成熟时期和砧木接穗互作过程中，
多数 MdWRKY 基因的表达都有不同程度的变化。
关键词：苹果；WRKY；转录因子；生物信息学
中图分类号：S 661.1 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2012）10-2049-12

Bioinformatics Analysis of WRKY Transcription Factor Genes Family in
Apple
XU Rui-rui1，ZHANG Shi-zhong2，CAO Hui1,*，and SHU Huai-rui2,*
（1College of Biological and Agricultural Engineering，Weifang University，Key Laboratory of Biochemistry and Molecular
Biology in Universities of Shandong，Weifang，Shandong 261061，China；2College of Horticulture Science and Technology，
Shandong Agricultural University，National Research Center for Apple Engineering and Technology，Tai’an，Shandong
271018，China）
Abstract：MdWRKY gene family，gene classification，chromosome location，sequence alignment and
conserved structure domains of MdWRKY proteins were predicted and analyzed with bioinformatics
methods，alignment of amino acid sequences and phylogenetic analysis. The amino acid sequences of the
WRKY domain of all MdWRKY and possible orthlogs in Arabidopsis were aligned with Clustal W and
the phylogenetic analysis tree was constructed using the neighbor-joining method in MEGA 5.0. The
results showed that MdWRKY family contained 116 genes，which was further divided into three groups
（GroupⅠ，GroupⅡ and Group Ⅲ）. In addition，members in GroupⅡ can be further divided into five
sub-groups（from Ⅱa to Ⅱe）. A total of 112 MdWRKY genes were mapped to 17 chromosomes，whereas
only 4 MdWRKY genes were not mapped to any particular chromosome. For example，Chr 1 encompasses
the largest number of 12 MdWRKY genes，while the lowest number（Chr 14）contained 2 MdWRKY genes.
MdWRKY proteins contained from 118 to 965 amino acids and the isoelectric point is from 4.81 to 10.16.

2050 园 艺 学 报 39 卷
Expression analysis showed that the expression levels of most MdWRKY genes were altered during the
ripening process and rootstock-scion interactions process.
Key words：apple；Malus domestica；WRKY；transcription factor；bioinformatics

WRKY 是植物当中一类重要的转录因子家族（Eulgem et al.，2000）。自从甘薯（Ipomoea batatas
Lam）中的第一个 WRKY 转录因子编码基因 SPF1 克隆后（Ishiguro & Nakamura，1994），越来越多
的植物基因组中克隆到 WRKY 基因，包括水稻（Ramamoorthy et al.，2008；Zhang et al.，2008；
Wu et al.，2009）、拟南芥（Dong et al.，2003；Devaiah et al.，2007）、棉花（Xu et al.，2004）、烟草
（Hui et al.，2003）、大麦（Sun et al.，2003）、小麦（Niu et al.，2012）、豆类（Pnueli et al.，2002；
Zhou et al.，2008）等。WRKY 转录因子因 N–端具有高度保守的 7 个氨基酸序列 WRKYGQK 而得
名，其 C–末端为一个锌指结构（zinc finger motif）。根据 WRKY 含有保守氨基酸序列和锌指结构
可将 WRKY 家族分为 3 类：第 1 类成员（GroupⅠ）蛋白序列含有 2 个典型的 WRKY 结构域和 C2H2
锌指型结构；第 2 类成员（GroupⅡ）只有 1 个典型的 WRKY 结构域和 C2H2 锌指型结构，并可进
一步分为 5 个亚类；第 3 类成员（Group Ⅲ）含有 1 个典型的 WRKY 结构域和 C2-H/C 锌指型结构
（Eulgem et al.，2000；姜述君 等，2011）。在拟南芥、水稻和黄瓜中分别有 72、96 和 55 个 WRKY
基因家族成员（Kalde et al.，2003；Ramamoorthy et al.，2008；Ling et al.，2011；Wang et al.，2011）。
WRKY 基因受到病原菌、损伤、水杨酸（salicylic acid，SA）等因子的诱导后表达，特异性识别启
动子中 W-box 的（T）（T）TGAC（C/T）核心序列。多数 WRKY 转录因子的目标基因启动子中都
含有数量不定的 W-box，它们之间或同向排列或形成回文结构，WRKY 转录因子与其结合，调节下
游功能基因或其它转录因子的表达（Eulgem et al.，2000），从而调节植物对病原体的防卫反应、非
生物胁迫抗性反应及生长发育等（Ryu et al.，2006；Xu et al.，2006；Zheng et al.，2006；Devaiah et
al.，2007；Qiu et al.，2007；Zhou et al.，2008；Jiang & Deyholos，2009；Jing et al.，2009），另外，
还可参与调控植物的一些新陈代谢过程等（Xie et al.，2006；Zou et al.，2008；Pandey & Somssich，
2009；李冉和娄永根，2011）。
目前对 WRKY 转录因子的研究主要在模式植物和一些作物上，对果树尤其是苹果的相关研究
还非常少。2010 年苹果全基因组序列的测序已经完成（Velasco et al.，2010）。苹果 RING finger 家
族成员和 MdGLRs 家族基因已经通过生物信息学的方法鉴定出来，进行了全基因组分析和基因功能
的预测（Li et al.，2011；罗华 等，2012）。本文中从苹果全基因组出发，利用生物信息学的方法，
鉴定出苹果的 WRKY 转录因子，分析基因结构域序列保守性和其家族进化关系，并通过分析基因
表达谱初步筛选出在苹果果实成熟时期和砧木接穗互作过程中表达有不同程度变化的 MdWRKY 基
因，以期为研究 WRKY 在苹果生长发育和砧木接穗互作中的作用奠定一定的理论基础。
1 文献数据来源与分析方法
从苹果功能基因组数据库（http：//www. appplegene. org/）下载 WRKY 转录因子家族序列；从 GDR
数据库下载苹果全基因组序列，构建本地 blast 数据库，以拟南芥 WRKY 转录因子家族基因序列执
行本地 blast（1e-003）搜索；合并上述两部分结果，利用 perl 程序筛选，去掉重复序列，所得结果
利用PFAM及NCBI-CDD工具进行蛋白结构预测，删除不含WRKY结构域的基因，同时利用ExPASy
Proteomics Server（http：//expasy. org/）对所有 WRKY 基因氨基酸序列进行分子量、等电点预测。
从 GDR 数据库下载苹果基因组信息文件（assembly gff3 file），利用 perl 程序选取 WRKY 基因
的染色体位置信息，并利用 MapDraw 工具进行染色体定位作图。
10 期 许瑞瑞等：苹果 WRKY 转录因子家族基因生物信息学分析 2051

通过 MUSCLE 进行序列比对，选取 WRKY 结构域序列，再利用 MEGA5 构建进化树，进化树
生成算法采用邻接法（Neighbor-Joining，NJ），校验参数 Bootstrap 重复 1 000 次；保守性分析则采
用 DNAMAN 生物学软件进行保守域序列比对。
从 EBI 芯片数据库中下载果实发育芯片数据（E-MEXP-2451）和砧木接穗互作芯片数据
（E-GEOD-4762）及相应的探针序列（A-GEOD-11164 和 A-GEOD-3715），分别构建探针序列的本
地 blast 数据库，利用苹果 WRKYcds 序列进行比对，选取完全匹配探针代表该 WRKY 基因。利用
perl 从芯片数据中选取代表 WRKY 基因的探针及表达量，采用 Cluster 3.0 进行芯片聚类，Java
Treeview 查看芯片聚类结果并作图。
2 苹果 WRKY 转录因子家族成员
利用生物信息学方法，从苹果全基因组中鉴定得到 116 个 WRKY 转录因子家族成员，根据其
系统进化树分析信息，对所有转录因子进行了系统编号，其中 4 个基因（MdWRKYIId16，
MdWRKYIId17，MdWRKYIId18，MdWRKYIII15）无匹配的染色体定位信息。如图 1 所示，17 条染色
体均有MdWRKY 转录因子分布，其中第 1 条染色体最多，有 12 个基因（MdWRKYIIa1 ~ 2，MdWRKYIIc1 ~
2，MdWRKYIIe1 ~ 2，MdWRKYIII1 ~ 6），其次是第 9（11 个）和第 8（10 个）条染色体，而第 14
条染色体的最少，只有 2 个（MdWRKYIIe13，MdWRKYIIc23）。MdWRKY 的基因编号、对应苹果基
因组登录号、与拟南芥同源基因和所在基因组位置等特征见表 1。MdWRKY 蛋白长度在 118 aa
（MdWRKYIIc3）~ 965 aa（MdWRKYI16）范围内，等电点在 4.81（MdWRKYIIe12）~ 10.16 之间
（MdWRKYIId12）。


图 1 苹果 WRKY 转录因子在染色体上的位置
Fig. 1 The chromosome location of the WRKY transcription factors in apple

2052 园 艺 学 报 39 卷
表 1 苹果中的 WRKY 转录因子
Table 1 The WRKY transcription factors in apple
类别
Group
基因编号
Gene number
基因组登录号
Gene accession No.
染色体定位
Chromosome location
拟南芥同源基因
Arabidopsis
homologous gene
大小/aa
Size
分子量/D
Molecular
weight
等电点
Isoelectric
point
MdWRKYI1 MDP0000272940 chr2：1463114..1466139 AtWRKY32 477 52506.51 8.82
MdWRKYI2 MDP0000293456 chr3：4155681..4158746 AtWRKY2 733 79563.74 5.96
MdWRKYI3 MDP0000294489 chr3：4161709..4164777 AtWRKY2 733 79617.04 6.01
MdWRKYI4 MDP0000294526 chr3：5212258..5214802 AtWRKY33 571 62500.39 6.82
MdWRKYI5 MDP0000295812 chr3：5214648..5216866 AtWRKY33 464 51541.31 8.10
MdWRKYI6 MDP0000296025 chr4：10893937..10896214 AtWRKY44 471 51678.27 9.00
MdWRKYI7 MDP0000299114 chr4：10921722..10922563 AtWRKY44 146 16658.26 9.60
MdWRKYI8 MDP0000300712 chr4：16750826..16752798 AtWRKY33 520 57708.98 7.10
MdWRKYI9 MDP0000304113 chr4：22672804..22676168 AtWRKY2 726 79624.66 6.08
MdWRKYI10 MDP0000909869 chr9：3568378..3571919 AtWRKY3 528 57599.52 8.38
MdWRKYI11 MDP0000935996 chr9：8888150..8890196 AtWRKY1 484 53162.82 5.97
MdWRKYI12 MDP0000175240 chr11：5219008..5221576 AtWRKY33 572 62893.71 6.77
MdWRKYI13 MDP0000168871 chr11：21845938..21850053 AtWRKY20 616 67177.02 6.00
MdWRKYI14 MDP0000179719 chr12：25272427..25274387 AtWRKY33 512 56779.86 6.73
MdWRKYI15 MDP0000184044 chr12：25273072..25275034 AtWRKY33 509 56479.70 6.73
MdWRKYI16 MDP0000193216 chr12：31340923..31345960 AtWRKY2 965 106601.5 7.17
MdWRKYI17 MDP0000201945 chr13：4205206..4207916 AtWRKY3 526 57344.94 7.26
MdWRKYI18 MDP0000234335 chr15：8129660..8132989 AtWRKY32 483 53286.24 6.30
MdWRKYI19 MDP0000247896 chr16：2725244..2727634 AtWRKY3 562 61126.79 9.16
MdWRKYI20 MDP0000263961 chr17：9013295..9015664 AtWRKY1 485 53323.55 6.66
MdWRKYI
MdWRKYI21 MDP0000268364 chr17：9258377..9263739 AtWRKY20 692 75874.28 6.67
MdWRKYIIa1 MDP0000128464 chr1：26539183..26540631 AtWRKY40 303 33728.70 7.10
MdWRKYIIa2 MDP0000129882 chr1：26554166..26555673 AtWRKY18 286 32088.00 8.15
MdWRKYIIa3 MDP0000689162 chr8：7673200..7674531 AtWRKY40 278 31253.33 8.85
MdWRKYIIa4 MDP0000707539 chr8：7681736..7686175 AtWRKY40 352 39489.96 8.89
MdWRKYIIa5 MDP0000708692 chr8：7696856..7698700 AtWRKY40 334 36989.70 7.00
MdWRKYIIa6 MDP0000946614 chr9：9238758..9239305 AtWRKY60 152 17428.70 8.85
MdWRKYIIa
MdWRKYIIa7 MDP0000258212 chr17：17980731..17982494 AtWRKY40 321 35670.75 8.20
MdWRKYIIb1 MDP0000318866 chr5：1123886..1126451 AtWRKY31 629 68029.72 6.87
MdWRKYIIb2 MDP0000455180 chr6：20752772..20758054 AtWRKY72 738 80456.68 6.69
MdWRKYIIb3 MDP0000460139 chr6：20805475..20810729 AtWRKY72 707 76648.65 6.37
MdWRKYIIb4 MDP0000676216 chr8：28098537..28100933 AtWRKY9 572 62538.82 5.35
MdWRKYIIb5 MDP0000794439 chr9：2872733..2874447 AtWRKY72 412 44749.71 8.01
MdWRKYIIb6 MDP0000146360 chr10：32001774..32004275 AtWRKY6 611 65604.00 6.47
MdWRKYIIb7 MDP0000146390 chr11：10697561..10700834 AtWRKY61 585 63326.02 6.34
MdWRKYIIb8 MDP0000202292 chr13：4957184..4960950 AtWRKY72 576 62350.64 6.02
MdWRKYIIb9 MDP0000231993 chr15：43865669..43869894 AtWRKY9 606 67808.75 5.76
MdWRKYIIb10 MDP0000253189 chr16：3381593..3384229 AtWRKY72 593 64837.64 8.99
MdWRKYIIb
MdWRKYIIb11 MDP0000263349 chr17：3237713..3239968 AtWRKY72 455 49940.77 7.59
MdWRKYIIc MdWRKYIIc1 MDP0000133918 chr1：9685197..9691219 AtWRKY56 339 38381.13 9.57
MdWRKYIIc2 MDP0000134105 chr1：9687778..9691151 AtWRKY12 198 22705.45 9.63
MdWRKYIIc3 MDP0000281965 chr2：26181120..26188615 AtWRKY12 118 13750.77 5.21
MdWRKYIIc4 MDP0000315045 chr5：6341860..6343547 AtWRKY28 319 35103.01 6.60
MdWRKYIIc5 MDP0000468391 chr6：5765161..5766017 AtWRKY50 161 18233.08 5.65
MdWRKYIIc6 MDP0000431358 chr6：17203132..17203909 AtWRKY75 150 17147.32 9.56
MdWRKYIIc7 MDP0000452559 chr6：17226235..17227012 AtWRKY75 150 17147.32 9.56
MdWRKYIIc8 MDP0000480547 chr7：13320138..13321638 AtWRKY56 222 24930.24 9.36
MdWRKYIIc9 MDP0000496268 chr7：13350689..13352189 AtWRKY56 222 24930.24 9.36
MdWRKYIIc10 MDP0000716551 chr8：8485908..8487854 AtWRKY50 252 28533.26 9.29
MdWRKYIIc11 MDP0000727570 chr8：8486692..8491618 AtWRKY50 255 29078.41 8.31
MdWRKYIIc12 MDP0000657441 chr8：25743083..25746605 AtWRKY13 270 30431.96 8.93
MdWRKYIIc13 MDP0000935652 chr9：677443..680156 AtWRKY75 233 26682.03 9.16
MdWRKYIIc14 MDP0000754989 chr9：11591755..11599818 AtWRKY28 452 50454.44 8.40
MdWRKYIIc15 MDP0000828055 chr9：31171605..31173048 AtWRKY23 350 38405.52 5.85
MdWRKYIIc16 MDP0000836661 chr9：31177401..31178127 AtWRKY23 186 20533.08 8.81
MdWRKYIIc17 MDP0000849514 chr9：31182729..31184171 AtWRKY23 350 38393.32 5.85
MdWRKYIIc18 MDP0000144203 chr10：26140734..26142417 AtWRKY28 327 35886.88 6.46
MdWRKYIIc19 MDP0000177906 chr12：17825194..17826756 AtWRKY44 240 26268.95 6.11
MdWRKYIIc20 MDP0000196330 chr13：3949136..3952405 AtWRKY57 398 43779.68 7.69
MdWRKYIIc21 MDP0000200748 chr13：4152851..4155122 AtWRKY3 436 47333.80 6.03
MdWRKYIIc22 MDP0000195385 chr13：12501144..12502874 AtWRKY48 385 42635.53 5.96
MdWRKYIIc23 MDP0000219647 chr14：21681842..21682591 AtWRKY75 135 15579.34 9.62
MdWRKYIIc24 MDP0000241967 chr16：2607579..2609994 AtWRKY57 246 26633.86 8.44
MdWRKYIIc25 MDP0000256105 chr16：6561225..6563173 AtWRKY75 190 21383.37 9.82
MdWRKYIIc26 MDP0000256514 chr16：8325971..8327657 AtWRKY48 371 41144.21 5.60
MdWRKYIIc27 MDP0000263900 chr17：612710..614588 AtWRKY75 223 25599.42 9.14
MdWRKYIIc28 MDP0000263768 chr17：3858452..3860259 AtWRKY3 342 36705.29 9.30
10 期 许瑞瑞等：苹果 WRKY 转录因子家族基因生物信息学分析 2053

续表 1
类别
Group
基因编号
Gene number
基因组登录号
Gene accession No.
染色体定位
Chromosome location
拟南芥同源基因
Arabidopsis
homologous gene
大小/aa
Size
分子量/D
Molecular
weight
等电点
Isoelectric
point
MdWRKYIIc29 MDP0000257129 chr17：11890140..11892494 AtWRKY28 365 41251.08 6.76
MdWRKYIIc30 MDP0000259279 chr17：18303282..18306886 AtWRKY51 217 24296.05 9.18
MdWRKYIIc31 MDP0000260803 chr17：24207876..24219074 AtWRKY23 384 42145.02 6.46
MdWRKYIId1 MDP0000273851 chr2：16825270..16826501 AtWRKY7 330 35972.67 9.65
MdWRKYIId2 MDP0000289397 chr3：22215461..22216527 AtWRKY11 281 30715.88 9.96
MdWRKYIId3 MDP0000299555 chr4：12772602..12774493 AtWRKY49 315 35297.37 5.78
MdWRKYIId4 MDP0000301666 chr4：21489801..21491070 AtWRKY74 325 36474.02 9.73
MdWRKYIId5 MDP0000416279 chr5：14361454..14371985 AtWRKY21 387 44156.14 9.99
MdWRKYIId6 MDP0000602139 chr8：12838197..12839860 AtWRKY7 351 38100.01 9.51
MdWRKYIId7 MDP0000648338 chr8：15910975..15913994 AtWRKY17 382 41261.21 9.41
MdWRKYIId8 MDP0000652760 chr8：15912158..15913661 AtWRKY17 341 37043.19 9.32
MdWRKYIId9 MDP0000137704 chr10：19648159..19651418 AtWRKY21 437 49087.13 9.52
MdWRKYIId10 MDP0000161881 chr11：1474190..1479219 AtWRKY7 404 45081.86 9.71
MdWRKYIId11 MDP0000179145 chr12：19511944..19513835 AtWRKY49 297 33095.61 5.94
MdWRKYIId12 MDP0000191017 chr12：30245947..30247495 AtWRKY74 319 35848.89 10.16
MdWRKYIId13 MDP0000228328 chr15：2170222..2171733 AtWRKY7 342 37160.54 9.27
MdWRKYIId14 MDP0000228838 chr15：4123429..4125687 AtWRKY17 164 18307.12 9.30
MdWRKYIId15 MDP0000231668 chr15：4306158..4307696 AtWRKY17 338 36685.02 9.48
MdWRKYIId16 MDP0000118810 chr0：101431354..101432585 AtWRKY7 330 35982.89 9.65
MdWRKYIId17 MDP0000119590 chr0：4254840..4255941 AtWRKY11 280 30525.63 9.87
MdWRKYIId
MdWRKYIId18 MDP0000121669 chr0：61210911..61213021 AtWRKY11 425 47496.43 9.90
MdWRKYIIe1 MDP0000135668 chr1：9738347..9739627 AtWRKY22 339 36468.60 6.50
MdWRKYIIe2 MDP0000130400 chr1：27340620..27342989 AtWRKY27 606 66683.40 5.98
MdWRKYIIe3 MDP0000288378 chr2：33651152..33652415 AtWRKY29 254 28803.55 6.91
MdWRKYIIe4 MDP0000290374 chr3：32982869..32984216 AtWRKY35 260 30312.02 5.12
MdWRKYIIe5 MDP0000418900 chr5：5629399..5630605 AtWRKY65 273 30220.24 5.80
MdWRKYIIe6 MDP0000505247 chr7：13388092..13389364 AtWRKY22 348 37687.03 6.75
MdWRKYIIe7 MDP0000507805 chr7：14142892..14144253 AtWRKY29 316 35938.23 5.20
MdWRKYIIe8 MDP0000517924 chr7：24496187..24497746 AtWRKY27 433 48553.26 6.05
MdWRKYIIe9 MDP0000767097 chr9：26720765..26727339 AtWRKY69 354 38442.35 8.62
MdWRKYIIe10 MDP0000142583 chr10：24876832..24887045 AtWRKY14 537 58191.65 6.31
MdWRKYIIe11 MDP0000145953 chr10：27085544..27086768 AtWRKY65 266 29514.45 5.10
MdWRKYIIe12 MDP0000169621 chr11：34912048..34913409 AtWRKY35 268 30811.72 4.81
MdWRKYIIe
MdWRKYIIe13 MDP0000205962 chr14：10894491..10899025 AtWRKY14 482 52608.97 5.78
MdWRKYIII MdWRKYIII1 MDP0000123888 chr1：10818735..10820741 AtWRKY53 347 38401.19 5.28
MdWRKYIII2 MDP0000125782 chr1：10820928..10822933 AtWRKY53 347 38401.19 5.28
MdWRKYIII3 MDP0000127976 chr1：23902386..23903957 AtWRKY53 351 39430.86 5.72
MdWRKYIII4 MDP0000128463 chr1：23915631..23917202 AtWRKY53 351 39430.86 5.72
MdWRKYIII5 MDP0000130716 chr1：27704241..27705773 AtWRKY53 347 38692.01 5.93
MdWRKYIII6 MDP0000131218 chr1：27704346..27705878 AtWRKY53 347 38717.82 6.01
MdWRKYIII7 MDP0000307516 chr4：3328450..3331822 AtWRKY70 362 40817.69 6.39
MdWRKYIII8 MDP0000308261 chr4：3332748..3334900 AtWRKY55 342 37441.69 5.48
MdWRKYIII9 MDP0000514115 chr7：16473459..16475677 AtWRKY53 356 39731.16 5.48
MdWRKYIII10 MDP0000566005 chr7：24835032..24836577 AtWRKY53 342 38048.86 5.50
MdWRKYIII11 MDP0000788581 chr9：26898147..26898867 AtWRKY53 150 16685.22 8.34
MdWRKYIII12 MDP0000184308 chr12：26275509..26278113 AtWRKY55 344 37642.49 6.37
MdWRKYIII13 MDP0000184361 chr12：26279186..26282001 AtWRKY70 303 34261.69 5.71
MdWRKYIII14 MDP0000185288 chr12：26320212..26328572 AtWRKY70 455 51612.26 6.54
MdWRKYIII15 MDP0000119031 chr0：10431325..10433133 AtWRKY53 355 39872.02 5.66
3 苹果 WRKY 转录因子家族成员的系统进化及其保守结构域蛋白序列
苹果的 116 个 MdWRKY 基因中有 21 个属于 GroupⅠ，80 个属于 GroupⅡ，15 个属于 Group Ⅲ。
根据亲缘关系，GroupⅡ可分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd 和Ⅱe 等 5 个亚类，分别包括 7、11、31、18 和
13 个基因（图 2）。在 116 个苹果 MdWRKY 蛋白中，有 21 个包含有 2 个典型的 WRKY 结构域和锌
指结构，属于第 1 类 WRKY 转录因子（图 3），将其命名为 MdWRKYI1 ~ MdWRKYI21，有 95 个
MdWRKY 蛋白都只含有 1 个典型的 WRKY 结构域，又由于其锌指结构不同分为第 2 类和第 3 类，
其中第 2 类中的锌指结构和第 1 类中的相同，是 C2-H2 锌指型结构，而第 3 类的锌指结构是 C2-H/C
锌指型结构。苹果中 MdWRKY 转录因子的第 2 类和第 3 类分别包括 80 个和 15 个 MdWRKY（图 4，
图 5）。
2054 园 艺 学 报 39 卷
图 2 苹果与拟南芥 WRKY 转录因子的系统进化树
每 0.1 刻度单位代表每个氨基酸的替换率。
Fig. 2 The unrooted neighbor joining phylogenetic tree of WRKY transcription factors in apple and Arabidopsis
The scale bar represents 0.1 substitutions per amino acid position.

图 3 苹果 WRKY 家族 GroupⅠ保守结构域蛋白序列比对
Fig. 3 Alignment of conseved motifs of GroupⅠof the MdWRKY family in apple
10 期 许瑞瑞等：苹果 WRKY 转录因子家族基因生物信息学分析 2055


图 4 苹果 WRKY 家族 GroupⅡ保守结构域蛋白序列比对
Fig. 4 Alignment of conseved motifs of GroupⅡof the MdWRKY family in apple
2056 园 艺 学 报 39 卷
图 5 苹果 WRKY 家族 Group Ⅲ 保守结构域蛋白序列比对
Fig. 5 Alignment of conseved motifs of Group Ⅲ of the MdWRKY family in apple
4 苹果 WRKY 转录因子家族基因在果实成熟和砧木接穗互作时期的表达
利用 NCBI 网站的 GEO 数据库（http：//www. ncbi. nlm. nih. gov/geo/），搜索到了在苹果不同发育
时期中 WRKY 基因的表达变化情况（Jensen et al.，2003；Park et al.，2006）。在聚类图（图 6）中


图 6 苹果 WRKY 基因在果实成熟过程中的表达谱
Fig. 6 Expression profile of the MdWRKY family genes during fruit development in apple
10 期 许瑞瑞等：苹果 WRKY 转录因子家族基因生物信息学分析 2057

比较基因表达量的变化一般用颜色来表示，绿色代表基因表达下调，红色代表基因表达上调，黑色
代表没有信号，颜色越亮就代表信号越强。图 6 中由左向右依次对应的是苹果栽培品种‘Honey Crisp’
（HC）和‘Crispps Pink’（CP）的 3 个时期果实成熟期（week-0）、果实成熟前 2 周（week-2）、果
实成熟前 4 周（week-4）的 MdWRKY 基因表达量变化情况。两个苹果栽培品种 HC 和 CP 在果实成
熟前 4 周到果实成熟的过程中，62 个 MdWRKY 基因的表达有不同程度的变化，包括 13 个 MdWRKY
I 基因，39 个 MdWRKY II 基因，10 个 MdWRKY III 基因，其中有部分基因表达量变化较明显。如
品种 HC 中果实成熟期上调较明显的有 MdWRKYI6、MdWRKYI11、MdWRKYIIb2、MdWRKYIIb5、
MdWRKYIIc3、MdWRKYIIc9、MdWRKYIIc19、MdWRKYII22、MdWRKYIId15、MdWRKYIIe7 和
MdWRKYIII9，果实成熟期下调较明显的有 MdWRKYIIc10 和 MdWRKYIId12。品种 CP 中果实成熟期
上调较明显的有 MdWRKYI2、MdWRKYI3、MdWRKYIIa1 和 MdWRKYIIb8，果实成熟期下调较明显
的有 MdWRKYIIb7、MdWRKYIIc6、MdWRKYIII4、MdWRKYIII5 和 MdWRKYIII11。
在苹果砧木接穗互作相关的芯片结果中（图 7），绿色代表基因表达下调，红色代表基因表达上


图 7 苹果 WRKY 转录因子家族基因在砧木接穗互作过程中的表达谱
Fig. 7 Expression profile of the MdWRKY family genes in apple during rootstock-scion interactions process
2058 园 艺 学 报 39 卷
调，图上由左向右依次对应的是不同的砧木和不同的接穗组合，包括‘Ambrosia’/B9（Ⅰ）、‘Gala’/B9
（Ⅱ）、‘Melrose’/B9（Ⅲ）、‘Gala’/B9（Ⅳ）、‘Gala’/G30（Ⅴ）、‘Gala’/M111（Ⅵ）、‘Gala’/ M27
（Ⅶ）、‘Gala’/M7（Ⅷ）、‘Gala’/M9（Ⅸ）和‘Gala’/Supporter（Ⅹ）10 组砧穗组合。我们发现
47 个基因的表达有变化，包括 8 个 MdWRKYI 基因，32 个 MdWRKYII 基因，7 个 MdWRKYIII 基
因，如图 7 所示。根据芯片聚类结果，可以将搜索到的基因分为两大组。第 1 组包括 18 个基因，在
‘Ambrosia’/B9（Ⅰ）和‘Gala’/B9（Ⅱ和Ⅳ）的砧穗组合中表达为上调，在其他砧穗组合中多
为下调。第 2 组基因在不同的砧穗组合中多表现为下调。但是，各个基因在不同的砧穗组合中表达
情况差异较大。
5 讨论
随着植物基因组研究的深入，对于转录调节因子的研究成为现今植物基因功能研究的重点之
一。WRKY 转录因子能够参与多种生物和非生物胁迫反应过程，能够调控植物的生长发育等一系列
生理生化过程。WRKY 转录因子家族成员基因的数量在不同物种间存在着较大的差异，在植物中分
布较广。拟南芥的 WRKY 转录因子家族有 72 个成员，水稻中有 96 个成员，而在黄瓜中有 55 个
WRKY 基因（Ramamoorthy et al.，2008；Ling et al.，2011；Wang et al.，2011），其中苹果和拟南芥、
水稻、葡萄以及黄瓜中 WRKY 基因各种类的数量统计结果如表 2 所示（Ling et al.，2011）。在本研
究中鉴定得到苹果 116 个 MdWRKY 家族成员。通过不同的生物信息学方法的鉴定，所得的 WRKY
基因数应该是全面而可靠的。

表 2 WRKY 转录因子在苹果，拟南芥，水稻，葡萄和黄瓜中的个数比较
Table 2 The number of WRKY in apple，Arabidopsis，rice，grape and cucumber
作物 Species GroupⅠ GroupⅡa GroupⅡb GroupⅡc GroupⅡd GroupⅡe Group Ⅲ
拟南芥 Arabidopsis thaliana 13 4 7 18 7 9 14
水稻 Oryza sativa 15 4 8 15 7 11 36
葡萄 Vitis vinifera 12 4 7 14 6 7 5
黄瓜 Cucumis sativus Linn 10 4 4 16 8 7 6
苹果 Malus domestica Borkh. 21 7 11 31 18 13 15

拟南芥中的 AtWRKY6、AtWRKY70 和水稻中的 OsWRKY 可以调控衰老反应（Robatzek &
Somssich，2001；Lker et al.，2007；Jing et al.，2009）；拟南芥的 AtWRKY75、大豆中的 GmWRKY13、
水稻中的 OsWRKY31 都与侧根的生长发育有关（Devaiah et al.，2007；Zhang et al.，2008；Zhou et
al.，2008）；拟南芥中的 AtTGG2 也是一个编码 WRKY 转录因子的基因，它参与了表皮毛状体以及
种皮的发育过程（Johnson et al.，2002）。从本研究结果看出，有部分苹果 MdWRKY 转录因子家族
基因在果实发育过程中的表达量有不同程度的变化。可能参与调控苹果果实的发育成熟，但其具体
功能等还有待于进一步的研究。另外，还寻找到 47 个 MdWRKY 基因在苹果砧木接穗互作过程中表
达量有上调和下调不同的变化，说明不同砧穗组合时引起了多个 WRKY 基因成员的表达量变化，从
而可能间接影响嫁接苗的生长，这有待于进一步深入研究。
为了能更好地了解苹果 WRKY 转录因子的结构和功能，以苹果全基因组序列为背景，对苹果
中的 WRKY 转录因子进行了鉴定与分析，以期验证苹果 WRKY 转录因子的具体生理作用，以及它
们是否像已研究的模式植物拟南芥、水稻 WRKY 转录因子一样具有上述的功能。苹果 WRKY 转录
因子如何调控苹果的生长发育，如何参与对逆境反应的信号传导等都将成为今后果树研究的重点。

10 期 许瑞瑞等：苹果 WRKY 转录因子家族基因生物信息学分析 2059

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