热带作物学报

番木瓜赖氨酸基序类受体激酶LysM-RLK基因家族鉴定及生物信息学分析

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郭盼 ¹^,²^,³ , 孔华 ²^,³^,^* , 王雨 ²^,³ , 戴云素 ⁴ , 贾瑞宗 ²^,³ , 周瑶 ²^,³ , 郭安平 ²^,³ , 纪长绵 ²^,³^,^* , 马春花 ¹^,^*

热带作物学报 | 组学与生物技术 2023,44(5): 867-879

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热带作物学报 | 组学与生物技术 2023, 44(5): 867-879

番木瓜赖氨酸基序类受体激酶LysM-RLK基因家族鉴定及生物信息学分析

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郭盼¹^,²^,³, 孔华²^,³^,^*, 王雨²^,³, 戴云素⁴, 贾瑞宗²^,³, 周瑶²^,³, 郭安平²^,³, 纪长绵²^,³^,^*, 马春花¹^,^*

作者信息

^1.云南农业大学园林园艺学院，云南昆明　650201

^2.中国热带农业科学院三亚研究院，海南三亚　572025

^3.中国热带农业科学院热带生物技术研究所/海南省南繁生物安全与分子育种重点实验室，海南海口　571101

^4.海南大学热带作物学院，海南海口　570228

郭盼（1997—），女，硕士研究生，研究方向：果树学。

通讯作者:

^* 马春花（MAChunhua），E-mail: pony0207@126.com

纪长绵（JIChangmian），E-mail: jichangmian@126.com

孔华（KONGHua），E-mail: konghua@itbb.org.cn。

Identification and Bioinformatics Analysis of Lysine-like Receptor Kinase LysM-RLK Gene Family Based on the Whole Genome of Papaya

Pan GUO¹^,²^,³, Hua KONG²^,³^,^*, Yu WANG²^,³, Yunsu DAI⁴, Ruizong JIA²^,³, Yao ZHOU²^,³, Anping GUO²^,³, Changmian JI²^,³^,^*, Chunhua MA¹^,^*

Affiliations

^1.College of Landscape Architecture and Horticulture, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201, China

^2.Sanya Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Sanya, Hainan 572025, China

^3.Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/Hainan Key Laboratory for Biosafety Monitoring and Molecular Breeding in Off-Season Reproduction Regions, Haikou, Hainan 571101, China

^4.College of Tropical Crops, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China

出版时间: 2023-05-25 doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.05.001

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摘要

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本研究采用生物信息学方法在番木瓜全基因组范围系统鉴定了7个LysM-RLK家族基因，并解析了其染色体分布特征、基因结构特征、蛋白理化性质和亚细胞定位信息。基因家族进化分析表明番木瓜的7个LysM-RLK基因可划分为3个亚组（Lym-Ⅱ, Lym-Ⅲ, Lym-Ⅳ），并分布于4条染色体上。基因复制是番木瓜LysM-RLK家族进化的主要驱动力，基因复制分析鉴定得到7对复制基因。启动子序列调控元件分析发现其包含多个光响应元件及参与低温应答和逆境相关激素信号应答的元件。大规模比较转录组分析系统地解析了LysM-RLK在番木瓜生物胁迫、非生物胁迫条件下及不同组织中的基因表达模式，揭示其特异性的表达模式及潜在的生物学功能。复制基因对的表达分化、结构域组成差异和蛋白质三级结构的变化，暗示其在进化过程中的亚功能化现象。生物和非生物胁迫条件下的核心共表达网络分析鉴定了27个与LysM-RLK3强关联的核心基因，揭示了LysM-RLK3潜在的转录调控模式。相关结果为番木瓜LysM-RLK家族起源演化、功能分化及其在逆境响应和生长发育过程中的角色提供重要依据。

关键词

番木瓜 / LysM-RLK家族 / 生物信息分析 / 基因表达 / 蛋白三维结构

Abstract

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In this study, seven LysM-RLK subfamily genes were systematically identified in the whole genome of papaya using bioinformatics methods, and the chromosome distribution, gene structure, protein physical and chemical properties, and subcellular localization information were analyzed. Familial evolutionary analysis showed that papaya LysM-RLK could be further divided into three subgroups (Lym-Ⅱ, Lym-Ⅲ, Lym-Ⅳ), distributed on four chromosomes. Recent gene replication is the main driver of the evolution of the papaya LysM-RLK subfamily. The analysis of promoter sequence regulatory elements found that it contained multiple photoresponse elements and elements involved in low temperature response and stress related hormone signal response. Large-scale comparative transcriptome analysis systematically analyzed the gene expression patterns of LysM-RLK under papaya biostress and abiotic stress and different tissues, revealing its specific expression patterns and potential biological functions. The expression differentiation of replicating gene pairs, differences in domain composition, and changes in the tertiary structure of proteins suggest subfunctionalization in the process of evolution. Core co-expression network analysis under biotic and abiotic stress conditions identified 27 core genes strongly associated with LysM-RLK3, revealing the potential transcriptional regulatory patterns of LysM-RLK3. The results would provide important insights into the evolution, functional differentiation and role of the papaya LysM-RLK subfamily in adversity response and growth and development.

Key words

papaya / LysM-RLK subfamily / bioinformatics analysis / gene expression / protein tertiary structure

引用本文

郭盼, 孔华, 王雨, 戴云素, 贾瑞宗, 周瑶, 郭安平, 纪长绵, 马春花. 番木瓜赖氨酸基序类受体激酶LysM-RLK基因家族鉴定及生物信息学分析. 热带作物学报, 2023 , 44 (5) : 867 -879 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.05.001

Pan GUO, Hua KONG, Yu WANG, Yunsu DAI, Ruizong JIA, Yao ZHOU, Anping GUO, Changmian JI, Chunhua MA. Identification and Bioinformatics Analysis of Lysine-like Receptor Kinase LysM-RLK Gene Family Based on the Whole Genome of Papaya[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2023 , 44 (5) : 867 -879 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.05.001

基金

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海南省自然科学基金项目(322QN418)
海南省重大科技计划项目(ZDKJ202002)
中国热带农业科学院基本科研业务费专项资金(1630052021017)

参考文献

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2023年第44卷第5期

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doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.05.001

接收时间：2022-12-16
首发时间：2026-03-05
出版时间：2023-05-25

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作者

出版历史

收稿日期：2022-12-16
修回日期：2023-01-20

基金

海南省自然科学基金项目(322QN418)

海南省重大科技计划项目(ZDKJ202002)

中国热带农业科学院基本科研业务费专项资金(1630052021017)

作者信息

^1.云南农业大学园林园艺学院，云南昆明　650201

^2.中国热带农业科学院三亚研究院，海南三亚　572025

^3.中国热带农业科学院热带生物技术研究所/海南省南繁生物安全与分子育种重点实验室，海南海口　571101

^4.海南大学热带作物学院，海南海口　570228

通讯作者:

^* 马春花（MAChunhua），E-mail: pony0207@126.com

纪长绵（JIChangmian），E-mail: jichangmian@126.com

孔华（KONGHua），E-mail: konghua@itbb.org.cn。

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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