植物受体样激酶 (RLK) 基因家族的系统发育和小麦 RLK 基因在生物和非生物胁迫响应中的表达分析,BMC Genomics

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植物受体样激酶 (RLK) 基因家族的系统发育和小麦 RLK 基因在生物和非生物胁迫响应中的表达分析
BMC Genomics ( IF 3.5 ) Pub Date : 2023-05-01 , DOI: 10.1186/s12864-023-09303-7
Jun Yan ₁ , Peisen Su ₂ , Xianyong Meng ₁ , Pingzeng Liu ₁

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植物中的受体样激酶（RLK）基因家族包含大量成员。它们是具有细胞外受体结构域的膜蛋白，参与生物和非生物胁迫反应。在这项研究中，我们在包括小麦在内的 15 个代表性植物基因组中鉴定了 RLK，并使用四种类型的系统发育树和 HMM 模型将它们分为 64 个亚科。在从小立碗藓到小麦的许多 RLK 亚科中发现了在激酶结构域中具有保守外显子相的保守外显子-内含子结构。还绘制了 RLK 的域分布图。共线性事件和串联基因簇表明多倍化和串联重复事件促成了小麦 RLK 的成员扩展。使用公共转录组数据进行全局表达模式分析。这些分析涉及生物和非生物胁迫下的小麦、节节麦和短柄草 RLK。我们还选择了 9 个 RLK，通过在干旱处理和禾谷镰刀菌感染下使用 qRT-PCR 来验证转录组预测。来自公共转录组数据的这 9 个小麦 RLK 的表达趋势与 qRT-PCR 结果一致，表明它们可能是干旱或禾谷镰刀菌处理下的胁迫响应基因。在这项研究中，我们在小麦和相关植物中鉴定、分类、进化和表达了 RLK。因此，我们的结果将提供对小麦 RLK 的进化历史和分子机制的见解。节节山羊草和短柄草在生物和非生物胁迫下的 RLK。我们还选择了 9 个 RLK，通过在干旱处理和禾谷镰刀菌感染下使用 qRT-PCR 来验证转录组预测。来自公共转录组数据的这 9 个小麦 RLK 的表达趋势与 qRT-PCR 结果一致，表明它们可能是干旱或禾谷镰刀菌处理下的胁迫响应基因。在这项研究中，我们在小麦和相关植物中鉴定、分类、进化和表达了 RLK。因此，我们的结果将提供对小麦 RLK 的进化历史和分子机制的见解。节节山羊草和短柄草在生物和非生物胁迫下的 RLK。我们还选择了 9 个 RLK，通过在干旱处理和禾谷镰刀菌感染下使用 qRT-PCR 来验证转录组预测。来自公共转录组数据的这 9 个小麦 RLK 的表达趋势与 qRT-PCR 结果一致，表明它们可能是干旱或禾谷镰刀菌处理下的胁迫响应基因。在这项研究中，我们在小麦和相关植物中鉴定、分类、进化和表达了 RLK。因此，我们的结果将提供对小麦 RLK 的进化历史和分子机制的见解。我们还选择了 9 个 RLK，通过在干旱处理和禾谷镰刀菌感染下使用 qRT-PCR 来验证转录组预测。来自公共转录组数据的这 9 个小麦 RLK 的表达趋势与 qRT-PCR 结果一致，表明它们可能是干旱或禾谷镰刀菌处理下的胁迫响应基因。在这项研究中，我们在小麦和相关植物中鉴定、分类、进化和表达了 RLK。因此，我们的结果将提供对小麦 RLK 的进化历史和分子机制的见解。我们还选择了 9 个 RLK，通过在干旱处理和禾谷镰刀菌感染下使用 qRT-PCR 来验证转录组预测。来自公共转录组数据的这 9 个小麦 RLK 的表达趋势与 qRT-PCR 结果一致，表明它们可能是干旱或禾谷镰刀菌处理下的胁迫响应基因。在这项研究中，我们在小麦和相关植物中鉴定、分类、进化和表达了 RLK。因此，我们的结果将提供对小麦 RLK 的进化历史和分子机制的见解。并在小麦和相关植物中表达 RLKs。因此，我们的结果将提供对小麦 RLK 的进化历史和分子机制的见解。并在小麦和相关植物中表达 RLKs。因此，我们的结果将提供对小麦 RLK 的进化历史和分子机制的见解。

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Phylogeny of the plant receptor-like kinase (RLK) gene family and expression analysis of wheat RLK genes in response to biotic and abiotic stresses

The receptor-like kinase (RLK) gene families in plants contains a large number of members. They are membrane proteins with an extracellular receptor domain and participate in biotic and abiotic stress responses. In this study, we identified RLKs in 15 representative plant genomes, including wheat, and classified them into 64 subfamilies by using four types of phylogenetic trees and HMM models. Conserved exon‒intron structures with conserved exon phases in the kinase domain were found in many RLK subfamilies from Physcomitrella patens to Triticum aestivum. Domain distributions of RLKs were also diagrammed. Collinearity events and tandem gene clusters suggested that polyploidization and tandem duplication events contributed to the member expansions of T. aestivum RLKs. Global expression pattern analysis was performed by using public transcriptome data. These analyses were involved in T. aestivum, Aegilops tauschii and Brachypodium distachyon RLKs under biotic and abiotic stresses. We also selected 9 RLKs to validate the transcriptome prediction by using qRT‒PCR under drought treatment and with Fusarium graminearum infection. The expression trends of these 9 wheat RLKs from public transcriptome data were consistent with the results of qRT‒PCR, indicating that they might be stress response genes under drought or F. graminearum treatments. In this study, we identified, classified, evolved, and expressed RLKs in wheat and related plants. Thus, our results will provide insights into the evolutionary history and molecular mechanisms of wheat RLKs.

更新日期：2023-05-02

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