类受体蛋白激酶作为定位在细胞膜上,负责感知外界信号,传递信息的重要信号通路成员,在植物生长过程中起着不可或缺的作用。其中,LRR型类受体蛋白激酶是植物类受体蛋白激酶中最大的一类家族成员。LRR-RLKs在植物的生长发育建成,调控应对外界胁迫过程中都发挥着重要作用。随着土地盐渍化进程的日趋严重,培育抗盐品种植物变得更加重要起来。二穗短柄草作为禾本科模式植物,研究其基因的耐盐性功能,对于在其他禾本科作物中的耐盐应用具有重要意义。目前,LRR-RLK基因的功能研究在二穗短柄草中进行的还比较少。本文使用生物信息学手段,通过与拟南芥的LRR-RLKs生物信息相结合,从二穗短柄草的基因组数据中分离出了LRR-RLK基因家族成员。利用系统进化树构建,染色体定位分析等方法证明了LRR-RLK基因家族在二穗短柄草中的保守性。同源比对得出在耐盐性方面有相关表达的基因,结合反向遗传学等实验手段,构建二穗短柄草的PXL1基因表达载体,验证其在耐盐性方面的功能作用。主要内容如下:1.以拟南芥LRR-RLK保守结构域序列信息作为索引,可以快速比对到同源性较高的基因序列。通过Pfam等在线网站进行结构域筛查,共得到二穗短柄草中的268个LRR-RLK基因家族成员。根据系统进化树构建结果,将这些基因分类为15个亚家族。与拟南芥LRR-RLK基因家族分类结果对比,发现二穗短柄草中的系统发育树分布情况具有较高的保守性。其中,XI亚家族是含有较多成员且在进化中承担较多选择压力的亚家族。等电点分布从4.85-9.65之间,大部分蛋白呈酸性,小于7。2.通过染色体定位分析,发现LRR-RLK基因家族成员在二穗短柄草染色体上分布较为均匀,基因分布不具染色体偏好性,1-5号染色体上均有分布,染色体基因密度也大致相同。3.通过GSDS在线网站,对LRR-RLK基因家族的各个基因信息进行上传分析,发现内含子/外显子数量在同一亚家族中的分布情况相同,体现出了各家族进化上的保守性。但不同亚家族也体现出了各自进化上的特异性,如III和XI亚家族中,内含子数量不超过3个,而X亚家族中内含子数量基本在10个左右。4.分析对二穗短柄草在冷、热、干旱、盐渍四种胁迫条件下,处理不同时间段,LRR-RLK基因的表达数据发现,属于VII亚族的Bradi1g30860,Bradi3g57900基因和XI亚家族中的Bradi1g75430,在盐胁迫条件下均有明显表达上调。且Bradi1g75430基因在寒冷条件下表达也有所上调。I亚家族中的基因在干旱逆境胁迫下,会出现表达量下调的情况。5.基因共线性分析得到二穗短柄草LRR-RLK基因家族中共有20个基因对,其中14对可以计算它们之间的同义突变率(Ks)和非同义突变率(Ka),以及Ka/Ks的比值,这些基因对中XI亚家族中的基因占多数,且计算结果均小于1,说明XI亚家族在进化过程中承担了更多的选择压力,且这些基因对均为纯化选择。基因家族的进化分析结果证明LRR-RLK基因家族具有保守性特征,且在逆境胁迫条件下具有重要作用。6.随后对二穗短柄草的PXL1基因进行了克隆,利用转化,测序,半定量等实验方法,验证了该基因在拟南芥植株中成功进行了过表达。用含有不同浓度的Nacl的1/2MS培养基对植株进行耐盐处理实验,可以得到转基因植株在发芽率,根长伸长量方面都明显强于野生型植株。且转基因植株的抗氧化酶活性如SOD,CAT,POD在高盐浓度下都明显增强,活性也高于野生型植株体内的含量。证明过量表达Bd PXL1基因可以提高植株的耐盐性,Bd PXL1基因在功能上具有保守性。综上所述,本文的研究结果显示二穗短柄草中的LRR-RLK基因家族各亚家族在进化过程,基因表达等方面出现了一定程度的分化,但总体表现为具有结构和功能上的保守性。有分化的原因可能是因为在生命过程中受到的选择压力不同,以及结构对功能上的适应。这些研究结果为植物在耐盐性方面的改良研究奠定了基础。