摘要
李属（Prunus L.）植物是蔷薇科的重要成员，包含多种观赏乔木和经济果树，如东京樱花、扁桃、桃等。在果树的栽培过程中，经常会遭盐、干旱、低温、高温和病虫害等生物胁迫和非生物胁迫的威胁，导致果树的生长发育及果实品质和产量受到严重的影响。已有研究表明，Valine-Glutamine（VQ）蛋白和WRKY蛋白通过互作共同在调节植物生长发育和响应生物和非生物胁迫方面发挥着重要的作用。目前，尚未有研究对李属近缘物种中VQ和WRKY基因的进化模式以及它们之间的相互作用关系进行全基因组分析。随着东京樱花（P. yedoensis）、欧洲李（P. domestica）、甜樱桃（P. avium）、扁桃（P. dulcis）、桃（P. persica）和野生东京樱花（P. yedoensis var. nudiflora）六种李属植物的全基因组测序结果公布，为研究分析VQ和WRKY基因家族提供了条件。本文主要的研究内容以及研究结果如下： 1. 以李属六个物种（东京樱花、欧洲李、甜樱桃、扁桃、桃和野生东京樱花）为研究对象，利用生物信息学的方法，对这些物种中的VQ和WRKY基因家族进行了鉴定，分析了VQ基因和WRKY基因在进化过程中的复制事件、系统进化关系和所受选择压力。研究结果表明，共鉴定出了222个VQ基因和645个WRKY基因，其中东京樱花、欧洲李、甜樱桃、扁桃、桃和野生东京樱花中VQ基因数量分别为54、70、25、23、26和23个，而WRKY基因分别为139、262、53、56、58、和77个。分别利用森林草莓全基因组的VQ基因和WRKY基因作为外围种群进行系统发育分析，将六个李属物种VQ基因家族划分为13个分支，WRKY基因家族划分为32个分支，由此表明在六个李属物种分化之前，它们的共同祖先物种中至少存在 13 个 VQ基因的祖先拷贝和 32 个 WRKY 基因的祖先拷贝。在进化过程中，六个李属物种的VQ基因发生了135次基因复制事件和5次丢失事件，WRKY基因则发生了430次基因复制事件和 3 次丢失事件。VQ 基因和 WRKY 基因的 Ks 峰值分布在 0 ~ 0.1 之间，表明六个李属物种中VQ和WRKY基因的进化是通过新近基因重复事件产生的。此外，大部分VQ基因和WRKY基因的Ka/Ks比值小于1，表明六个李属物种中的VQ基因和WRKY基因主要是由负选择驱动，且相对保守，进化速度较慢。 2. 根据拟南芥中 VQ-WRKY蛋白的互作信息，查找拟南芥和六个李属物种之间的VQ和WRKY直系同源基因对，进而分别预测了六个李属物种中VQ和WRKY蛋白的互作关系。六个李属物种中有41个VQ蛋白和44个WRKY基因被预测为互作蛋白，这些互作蛋白包括8个东京樱花PyVQ蛋白和4个PyWRKY蛋白、10个欧洲李PgVQ蛋白和9个PgWRKY蛋白、4个扁桃PaVQ蛋白和9个PaWRKY蛋白、3个甜樱桃PvVQ蛋白和6个PvWRKY蛋白、10个桃PpVQ蛋白和7个PpWRKY蛋白以及6个野生东京樱花PcVQ蛋白和9个PcWRKY蛋白。结果表明，VQ和WRKY蛋白之间存在“一对一”、“一对多”、“多对多”的相互作用关系。通过分析VQ和WRKY基因在桃两个品种（抗性品系R36和易感品系S38）蚜虫侵染过程的RNA-Seq数据发现，11个PpVQ基因和24个PpWRKY基因呈现出差异表达，表明它们可能参与桃蚜虫抗性响应过程。利用甜樱桃外果皮发育过程的RNA-Seq数据，13个PvVQ基因和32个PvWRKY基因能够差异表达，表明这些基因可能参与了甜樱桃果实发育过程的调控。此外，计算桃和甜樱桃中互作蛋白的皮尔逊相关系数，发现桃抗性品系R36中有10对预测的互作蛋白表达水平呈现出显著相关，1对预测的互作蛋白在甜樱桃外果皮发育过程中显著相关。 3. 通过对毛桃（Prunus persica (L.) Batsch）幼苗进行盐（0.2 mol·L-1 NaCl）、干旱（20% PEG 6000）、低温（4℃）、高温（38℃）四种非生物胁迫处理，利用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR），对桃基因组中挑选的10个PpVQ基因和15个PpW RKY基因的表达数据进行分析。结果发现不同的VQ和WRKY基因对同一胁迫的表达模式是不同的，且同一VQ或WRKY基因在不同胁迫条件下也具有不同的表达模式。计算5对PpVQ-PpWRKY（PpVQ1-PpWRKY37、PpVQ4-PpWRKY37、PpVQ22-PpWRKY37、PpVQ8-PpWRKY37和PpVQ20-PpWRKY37）互作蛋白表达数据的皮尔逊相关系数，发现除盐胁迫外，干旱胁迫下PpVQ4-PpWRKY37和PpVQ22-PpWRKY 37互作蛋白的相关系数较高，而PpVQ20-PpWRKY37在低温胁迫和高温胁迫均表现出较高的相关性。
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