小麦锈菌蛋白激酶基因家族的鉴定与生物信息学分析

摘要

为深入分析锈菌结构基因组,阐明锈菌毒性变异的分子机制,本研究通过生物信息分析方法,对3种小麦锈菌蛋白激酶(protein kinases,PKs)超家族预测基因进行了系统分析,利用COG(clusters of orthologous groups of proteins)、KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)、GO(gene ontology)和PHI(pathogen-host interactions)数据库进行注释分析,并对小麦锈菌MAPK基因的蛋白质互作网络进行预测。结果表明,条锈菌Puccinia striiformis、叶锈菌P.triticina和秆锈菌P.graminis的PKs基因数量分别为221、159和159个,不同PKs基因家族类型在3种锈菌中的数量分布上表现出很高的保守性。注释分析表明,PKs家族预测功能涉及病原菌生长发育中的调控作用和病原菌-寄主互作机制,包括信号传导和致病因子等。PKs家族核心基因数目在蛋白激酶基因中占比大于1/3。MAPK基因的催化结构域序列呈现高度相似性。以STRING数据库的酿酒酵母蛋白质互作网络信息为参考,对小麦锈菌MAPK基因的蛋白质互作网络进行预测,共鉴定出25个互作关系,包含29个MAPK基因。研究表明这3种锈菌之间MAPK互作蛋白质分布不均衡,这可能反映了锈菌基因组进化的特殊复杂性。