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  凝集素类受体蛋白激酶(LecRLK)能将外界刺激转化为细胞内信号,在植物生长发育和对环境胁迫的反应中起到重要的调控作用,但在针叶树种中LecRLK基因家族的研究鲜有报道。植物生态与环境研究中心植物景观生态组从中山杉淹水和盐胁迫两个转录组中鉴定出具有LecRLK结构特点的基因,采用生物信息学方法对其进化分类、结构域、亚细胞定位预测、表达模式和共表达基因进行了分析。最后,选择了15个有代表性的基因,进一步在6种不同组织和5种不同胁迫条件下进行荧光定量PCR(qRT-PCR)分析。该研究,共鉴定出297个LecRLK基因,其中G型155个,L型140个,C型2个。根据系统发育分析,G型和L型LecRLK基因分别聚成7组和6组。基于RNA-seq的转录组学分析表明,各组之间存在功能冗余和分化。与L型和C型相比,G型蛋白的结构域更为复杂。在G型和L型不同的凝集素域中发现了保守的基序。亚细胞定位预测发现它们主要集中在细胞膜系统中。在转录组中,与LecRLKs共表达的unigenes在信号转导和环境适应相关的途径中有丰富的表达。此外,对有代表性的基因进行qRT-PCR分析表明,不同分组间的功能存在差异。该研究首次较全面地对中山杉中的LecRLK基因家族进行了鉴定和表达分析。研究结果可为进一步研究该重要基因家族在中山杉中的演化和功能提供理论基础。撰写的论文“Identification and Functional Analysis of LecRLK Genes in Taxodium hybrid ‘Zhongshanshan’” 拟发表于期刊 Peer J。

图1.基于邻近连接(NJ)方法的系统发育分析,对不同类群的G型和L型thzlecrlks进行分类。利用不同的颜色区域来区分系统发生树的不同亚群。(A)G型LecRLK基因家族的系统发育树。采用邻近连接(NJ)方法对155 G型 ThzLecRLKs和32 G型 ATLecRLKs的进化树进行了分析。(B)L型LecRLK基因家族的系统发育树。利用NJ分析了50个L型ThzLecRLKs和39个ATLecRLKs的系统发育树。

图2. 预测与ThzLecRLKs共表达的转录因子数量的统计。每种类型的数量都列在转录因子的缩写旁边。

 

图3.与LecRLK基因共表达的unigenes富集的前23个 KEGG代谢途径。