一种综合方法用于识别大叶桉中强大的模式识别受体：具有抗病潜力的新候选基因

《Plant Molecular Biology》：Integrative approach to identify robust pattern recognition receptors in Eucalyptus grandis: novel candidates for disease resistance

　　

摘要

模式识别受体（PRRs）能够启动植物的模式触发免疫反应（PTI），这类受体包括受体样激酶（RLKs）和受体样蛋白（RLPs）。Eucalyptus grandis是一种具有全球经济重要价值的物种，属于长寿生物，面临着多种疾病威胁。利用基于PRR的育种工具，可以培育出具有广谱且非种族特异性的抗性，这种抗性在多次疫情中都能保持有效。本研究的目的是利用公共多组学数据来识别并分析E. grandis的PRR基因库。研究比较了两种先进的预测模型，并结合多物种数据库进行了分析，同时还对生物胁迫条件下的转录组数据进行了元分析。通过三种数据源共鉴定出了730个RLKs/RLPs基因（PRR候选基因），约占蛋白质编码基因的1.6%，其中283个基因存在表达差异（RLKs/RLPs-DEG）。研究采用了PFAM结构域分类法来统一不同工具中的分类结果。在这些基因中，RLKs（TM-K-LRR）的数量多于RLPs（TM-LRR），而且许多RLKs/RLPs基因还带有malectin或类似malectin的外域结构。RLKs/RLPs基因在基因组中的分布并不均匀：6号染色体上的基因数量最多，聚集也最为密集。该基因家族的扩展主要是由基因复制驱动的，其中大量的串联排列是由片段式、邻近式以及分散式的复制事件共同造成的。在对RLKs/RLPs-DEG/no-DEG基因进行基因本体论和顺式元件分析后，发现与细胞周期调控、激素调节以及应激反应相关的基因显著增多。我们提出了16个RLKs基因的清单，这些基因在面对至少三种病原体时会出现表达差异，这表明它们具有广谱的抗性能力且十分稳定。其中大多数基因都存在同源基因，而这些同源基因在不同分类群中也具有防御功能。本研究发现了新的多病原体候选PRR基因，为Eucalyptus的育种工作提供了宝贵的信息。