棉花中免疫受体基因的相关性及表达模式分析

《BMC Genomics》：Correlation and expression pattern analyses of immune receptor genes in cotton

　　

摘要

背景

为了研究细胞表面和细胞内免疫受体基因之间的相关性，我们选择了29种棉花族物种（包括28种Gossypium物种和其近缘属Gossypioides kirkii），以鉴定PRR（LRR-RLK和LysM-RLK）和NLR（NB-ARC）蛋白基因家族。

结果

总共从29种棉花族物种中鉴定出了10,654个LRR-RLK、374个LysM-RLK和9,524个NB-ARC。与拟南芥（A. thaliana）相比，几乎所有棉花族物种的LysM-RLK家族都有轻微扩展，但Gossypium D组的物种LRR-RLK家族有显著扩展。其中，LRR-RLK-I亚家族出现了显著收缩，而两个LRR-RLK亚家族（XI-1和XII）在Gossypieae物种中则表现出显著扩展。此外，LRR-RLK的比例与NB-ARC的比例之间存在强烈的正线性相关（皮尔逊相关系数r = 0.8363），但LysM-RLK的比例与NB-ARC的比例没有相关性（皮尔逊相关系数r = -0.1837）。两个亚家族LRR-RLK-VIII_2和LRR-RLK-XII与NB-ARC的比例相关性最强（皮尔逊相关系数分别为0.8156和0.7485），这表明在Gossypieae物种中，LRR-RLK-VIII_2和LRR-RLK-XII基因家族与NB-ARC基因家族共同扩展或收缩。基于转录组数据，LRR-RLK-VIII_2、LRR-RLK-XII、LysM-RLK和NB-ARC家族的基因在陆地棉和海岛棉的叶片或根部表现出高表达水平。LRR-RLK-VIII_2和LRR-RLK-XII家族基因在根部和叶片之间的表达水平相关性较低，表明LRR-RLK基因可能参与棉花的局部免疫反应过程；相反，LysM-RLK和NB-ARC家族基因在根部和叶片组织之间的表达水平相关性较高，表明它们可能参与全局免疫反应。

结论

我们的研究结果为免疫受体基因之间的相关性和表达模式分析提供了新的见解，并缩小了可能参与棉花植物病原体识别的免疫受体基因的范围。