猕猴桃LRR-RLK基因家族全基因组鉴定及响应溃疡病菌侵染的表达分析

这篇研究通过全基因组分析鉴定了中华猕猴桃（Actinidia chinensis）Hongyang品种中394个LRR-RLK（富含亮氨酸重复序列受体样激酶）基因，揭示了其系统发育、基因结构、染色体分布及启动子顺式元件特征。研究发现XII亚家族基因在溃疡病菌（Psa）侵染中持续上调，提示其在植物免疫中的核心作用，为猕猴桃抗病育种提供了分子靶点。

　　

1 引言

猕猴桃（Mihoutao）作为中国原产的重要经济作物，面临由Pseudomonas syringae pv. actinidiae（Psa）引发的溃疡病威胁。LRR-RLK（Leucine-rich repeat receptor-like kinase）是植物中最大的受体样激酶亚家族，参与生长调控和逆境响应，但其在猕猴桃中的功能尚未系统解析。本研究以二倍体品种Hongyang（红阳）为材料，结合双单倍型（HapA/HapP）基因组和转录组数据，首次全面鉴定了LRR-RLK基因家族，并探究其在Psa侵染中的动态响应。

2 材料与方法

通过HMMER筛选含激酶域（PF00069.26/PF07714.21）的蛋白序列，结合TMHMM和InterProScan验证跨膜（TM）及LRR结构域，最终获得非冗余LRR-RLK基因集。利用MAFFT和Fasttree构建系统发育树，MEME分析保守基序，PlantCare预测启动子顺式元件。基于PRJNA888809和PRJNA514180转录组数据，通过edgeR分析基因在根、茎、叶、花、果实及Psa侵染后不同时间点（12/24/48/96 hai）的表达模式，qRT-PCR验证关键基因。

3 结果

3.1 基因鉴定与结构特征

双单倍型基因组共鉴定394个AcLRR-RLK基因，其中39%携带非典型结构域（如TM_ErbB1和Syndecan），可能与发育调控相关。激酶域高度保守，而LRR域呈现多样性，如XII亚家族含10-42个LRR重复单元。

3.2 系统发育与功能分化

AcLRR-RLK分为21个亚家族（与拟南芥一致），III和XIIa亚家族基因数量最多（65和72个），Xc亚家族仅3个基因。启动子分析显示，光响应元件（G-box/Box 4）和激素响应元件（MeJA/ABA）富集，暗示其参与多重胁迫响应。

3.3 染色体分布与复制机制

基因分布于29条染色体，端粒区域富集。共线性分析表明，HapA和HapP分别存在135和136对片段复制基因，驱动家族扩张。38个HapA特异性基因（如Achv4a16g024156.t1）在茎中高表达，27个HapP特异性基因（如Achv4p29GSAman00020.t1）在Psa侵染早期（24 hai）快速响应。

3.4 组织特异性表达

VIIa、VI、VIII-1亚家族在根中特异表达，XV亚家族在果实中活跃，Xc亚家族通过MeJA通路调控花发育。HapA特异性基因多参与发育，HapP基因偏向应激响应。

3.5 Psa响应机制

48个核心基因（如XII亚家族Achv4p10g015640）在Psa侵染后持续上调。携带SKG6非典型域的基因（如Achv4p29GSAman00020.t1）在24 hai即达峰值，可能通过膜定位加速病原感知。GO富集显示这些基因显著参与“细胞表面受体激酶信号通路”和“胼胝质沉积”，符合PTI（PAMP-triggered immunity）典型防御路径。

4 讨论

AcLRR-RLK基因家族的扩张模式与猕猴桃多倍体近缘种（如四倍体软枣猕猴桃的全基因组复制）不同，二倍体红阳以片段复制为主。XII亚家族基因（同源拟南芥FLS2/EFR和水稻Xa21）的快速诱导表达，提示其在猕猴桃-病原互作中具有保守功能。HapP特异性基因的早