甘蓝型油菜类甜蛋白基因家族成员的鉴定及起源分析

【作者】 白泽涛； 何贻洲； 黄军艳； 程明星； 曹慧慧； 柯涛； 刘胜毅；

【机构】 中国农业科学院油料作物研究所农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室；

【摘要】 由核盘菌引起的菌核病是导致甘蓝型油菜产量损失的重要原因之一。类甜蛋白(TLP)作为病程相关蛋白第五家族,在植物抗病防御系统中发挥关键作用。本研究在甘蓝型油菜基因组中鉴定获得70个类甜蛋成员,进一步分析了拟南芥、水稻、玉米等物种,将该基因家族分为8个亚类;多倍化和基因组局部复制是造成该家族在油菜中扩张的主要动力;保守结构域分析表明特有进化分支中的家族成员其C端融合了抗菌肽(PRP)以及激酶结构域(kinase),形成了融合基因TLP-PRP和TLP-K。为了追溯其起源,我们借助目前已完成测序且进化梯度相对明晰的物种,通过比较基因组学的方法,对TLP-PRP和TLP-K基因进行基因组水平共线性分析。结果表明TLP-PRP的融合较为古老,最早发生在白花菜科,而TLP-K的融合发生在不同进化时间点,由远及近依次发生在山萮菜属(Eutrema salsugineum)、甘蓝型油菜祖先种以及甘蓝型油菜。有意思的是,近期发生在芸薹属的TLP-K均为非共线基因,进一步分析表明非等位同源重组可能是导致融合发生的主要分子机制。转录组数据表明91%(64/70)家族成员至少在一个组织中表达,23个基因在菌核病感病品种和抗病品种中表达存在明显变化,其中包括TLP-PRP和TLP-K,这些结果为我们后续研究该家族中结构变化对其功能的影响提供了方向指导。更多还原