甘蔗割手密种LRRII-RLK基因家族演化和表达分析

• Published in: 作物学报 Vol. 49; no. 7; pp. 1769 - 1784
• Main Authors: 丁洪艳, 冯晓溪, 汪柏宇, 张积森
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 广西大学农学院, 广西南宁 530004 12.07.2023; 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 广西南宁 530004%福建农林大学农学院, 福建福州 350002%广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 广西南宁 530004
• Subjects: LRRII-RLK基因; 转录组学; 演化分析; 基因表达分析; 割手密种
• ISSN: 0496-3490
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.24180

LRRII-RLK是一种类受体激酶(receptor-like kinase,RLK),该基因家族在植物中广泛存在,在植物的生长发育和生物胁迫中发挥着重要的作用,但目前在甘蔗中未见对该基因家族的系统鉴定和分析.本研究对甘蔗的LRRII-RLK基因进行分类,并研究了其结构和功能.结合割手密种基因组和发育组织、叶片发育梯度、昼夜节律和生物胁迫反应转录组数据,在甘蔗割手密种中共鉴定到27个LRRII-RLK基因,分布在17条染色体上.系统进化分析发现,它们分别属NIK、SERK和LRRII-C分支,其中处于LRRII-C分支的SsLRRII-RLK基因出现了显著扩增.顺式元件分析显示,它们的启动子共包含32类顺式元件,其主要参与植物光反应、响应胁迫反应、调控植物激素和植物生长发育.这些基因共有35对共线性基因对,具有多个保守基序,主要通过片段复制的方式进行扩增,且根据Ka/Ks比率发现,它们在演化过程中经历了严格的纯化选择作用.此外,SsLRRII-RLK基因表达分析显示,它们在甘蔗不同组织中表达量不同,其中部分基因在昼夜不同时期表达量呈现差异,这表明它们参与了植物生长和光合作用的调节.值得注意的是,SsLRRII-RLK基因的表达模式在不同病害(甘蔗梢腐病和花叶病)胁迫下呈现差异,因此,我们认为这些基因在病毒复制和发病机制过程中发挥作用.本研究结果有助于深入了解甘蔗LRRII-RLK基因的演化过程,且为LRRII-RLK基因在甘蔗生长发育、光合作用以及在病害胁迫中的功能研究提供初步的理论基础.