《S域受體激酶(SRLK)基因家族在高等植物中的分子和功能進化》是依託中國農業大學，由劉培擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：S域受體激酶(SRLK)基因家族在高等植物中的分子和功能進化
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：劉培
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
受體樣蛋白激酶（RLK）作為植物感受內、外界信號的最大受體蛋白家族，在植物的生長發育和防衛反應中都起著極其重要的作用。S域受體樣蛋白激酶（SRLK）是RLK家族中出現較晚且擴增最為迅速的大型亞家族。SRLK亞家族的這些特點使其成為研究RLK家族基因分子和功能進化的新模式。十字花科植物自交不親和（SI）反應中自我花粉識別的柱頭決定因子S位點受體激酶（SRK）是SRLK亞家族中配體清楚、功能明確的唯一成員。分子進化分析以及SI與植物防衛反應在識別方式和細胞學表現上的驚人相似表明蕓薹屬植物SI自我花粉識別和排斥機制可能是從植物防衛途徑演化而來的。本項目將在SRLK亞家族分子進化分析的基礎上，以A. lyrata SRK為核心，通過SRK的在擬南芥菜和水稻中的異源同位、異位表達以及ARK1在擬南芥菜中的組成型表達，利用功能生態和進化基因組學方法，從更高層次闡明植物SRK 及SRLK分子和功能進化。
結題摘要
S-域受體激酶基因（SRLK）家族編碼陸生植物中最大且擴增最快的植物受體激酶家族之一。S-位點受體激酶(SRK)是至今為止功能了解最為清楚的S-域受體激酶，SRK作為柱頭方面的特異性決定因子參與十字花科植物的自交不親和(SI)反應。為了進一步闡明其他S-域受體激酶基因的功能，我們首先研究了SRLK基因家族的分子進化，建立了用於分析基因融合事件的最簡約化模型並分析了SRLK進化中的基因融合事件。發現絕大多數SRLK是由在陸生植物的共同祖先中發生的一次基因融合事件而產生的。為了揭示SRLK的功能進化，我們在十字花科中對SRK基因的系統發育進行了分析。研究結果表明，十字花科植物的SRK基因是通過兩個串聯重複基因經過隨機的亞功能化或新功能化而形成的。通過在擬南芥Arabidopsis thaliana同時異位表達琴葉擬南芥 A. lyrata 的SRKb和其配體SCRb基因，我們獲得了具有病原菌抗性的轉基因擬南芥植株，提示SRLK成員可能參與植物的抗性反應之中。另外，我們通過擬南芥屬姊妹種間的單向不親和(UI)現象的分析，發現UI與SI反應共享花粉的排斥機制，因此推測在植物種化過程起重要作用的UI反應中柱頭－花粉識別可能也是SRKL和 SCRL家族成員介導的。通過全基因組測序關聯分析(GWAS)，我們也發現幾個決定UI的位點中存在SRLK和SCRL基因。對這些候選基因的進一步分析正在進行中。對SRLK基因在UI和SI 反應中功能進化的研究將進一步深入揭示Ｓ域蛋白激酶的功能進化。在本項目的資助下，共培養2名博士和3名碩士生；在BMC Evolutionary Biology 等雜誌上已發表兩篇SCI論文，另外兩篇高水平研究論文正在評審或修改之中；該項目的後續研究已獲得國家重大研究計畫項目支持。
