毛竹 KNOX 基因家族全基因组鉴定和组织表达特异性分析

为了探究 KNOX 基因在竹子快速生长中的作用，本研究以毛竹(Phyllostachys edulis)为对象，通过同源比对从毛竹基因组中获得 12 条 KNOX 同源基因序列。序列分析表明，PeKNOXs 的基因结构差异较大，内含子数目 1~6 个不等，且长度差异较大(30~3 801 bp)，但都符合 GT-AG 剪切原则。PeKNOXs 编码蛋白的长度为 145~355 aa，分子量为 92~130 kD。系统进化分析表明，毛竹 PeKNOXs 被聚类到 2 个较大的分支，分别属于玉、域类 KNOX 亚家族，玉类中包含 PeKNOX1-1~PeKNOX1-5，其中 PeKNOX1-1 与 OSH71、PeKNOX1-2 与 OSH10、PeKNOX1-3 与 OSH15 均聚类到一起，而 PeKNOX1-4 和 PeKNOX1-5 与 OSH43 聚类到较近的分支；域类中包含 PeKNOX2-1~PeKNOX2-7，其中 PeKNOX2-1 和 PeKNOX2-2 聚类到一个分支，与其它 PeKNOXs 距离较远，而且 PeKNOXs 与已知拟南芥的 KNATs 距离均较远。利用毛竹转录组数据构建热图进行分析，表明除了 PeKNOX2-1 外，其余 PeKNOXs 均检测到表达，但 2 个亚家族不同成员的表达均存在着一定的差异，如 PeKNOX1-3 的相对表达量最高，PeKNOX1-5 的最低。实时定量 PCR 验证表明，PeKNOX1-3 和 PeKNOX1-5 在不同组织中均有表达，其中在节中表达量最高，其次是茎，而在叶片和叶鞘中的表达量均较低，这与转录组数据相类似。由此表明，PeKNOXs 可能在竹子生长发育中起重要调控作用，为进一步利用 PeKNOXs 开展竹子基因工程研究提供了参考。