对草莓中NLR基因家族的全基因组分析揭示了蔷薇科植物中一种新型的免疫受体结构

《BMC Genomics》：Genome-wide analysis of the NLR gene family in strawberry reveals a novel immune receptor architecture in Rosaceae

　　

摘要

背景

核苷酸结合富亮氨酸重复受体（NLRs）是植物先天免疫的关键组成部分。这些细胞内蛋白质能够特异性识别病原体效应因子，并随后激活防御反应。编码这些蛋白质的基因构成了植物中最大且最多样化的基因家族之一。了解这些蛋白质的各种形式和功能对于培育抗病作物至关重要。这对于草莓这种受病害严重影响的水果作物尤为重要。

结果

通过使用保守的基序和功能域，我们在 (Fragaria × ananassa) ‘FaRR1’ 基因组中鉴定出了827个编码NLR的基因，并根据它们与古老分支的RNL、CNL和TNL类别的关联对其进行分类。其中，45个基因是首次被注释的，149个基因被预测为全长基因。94个基因表现出先前未报道的基因结构，同时包含CNL特异性和TNL特异性序列。这种结构得到了全长转录数据的支持，并且在其他蔷薇科物种中也存在，但在所检测的非蔷薇科物种中未发现。表达分析显示，在接种至少一种病原体后，586个NLR基因（包括几乎所有具有新型混合结构的基因）的表达发生了变化。

结论

我们的全基因组分析扩展了栽培草莓中NLR基因的目录，并揭示了一种先前未描述的域组织形式，这种形式可能为蔷薇科家族所特有。研究结果表明，N末端区域之间的重组或域交换促进了这一谱系中NLR的多样化，为理解草莓的病原体识别机制提供了进化及功能上的见解。