睡莲KNOX基因家族鉴定及生物信息学分析

许慧娴; 黎洁; 李梅儿; 张汝鑫; 王童欣; 李霆格; 赵莹; 王健

doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20250024

热带生物学报 ›› 2025, Vol. 16 ›› Issue (06) : 842 -854. DOI: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20250024

睡莲KNOX基因家族鉴定及生物信息学分析

许慧娴, 黎洁, 李梅儿, 张汝鑫, 王童欣, 李霆格, 赵莹, 王健

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摘要

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子，在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。为了解KNOX基因家族的生物信息特征及其在睡莲（Nymphaea）胎生苗发生过程中可能发挥的作用，本研究通过生物信息学方法从睡莲基因组中鉴定到15个KNOX基因，发现其分布于1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、13号染色体上，并对其理化性质、顺式作用元件及物种共线性等进行了分析。理化性质分析结果表明，睡莲KNOX编码249～2 270个氨基酸，预测均为亲水性蛋白，分子质量在2.84～24.95 kDa之间，其成员基因主要位于细胞核。大多数睡莲KNOX基因含有典型KNOX1、KNOX2、ELK、Homeobox＿KN 4种蛋白保守结构域；根据睡莲KNOX基因家族的结构特征和系统发育分析，将其分为ClassⅠ和ClassⅡ2类，其中，ClassⅡ-B可能是睡莲特有的类别。种间共线性分析发现，睡莲KNOX基因家族成员中有13个与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、番茄（Solanum lycopersicum）、水稻（Oryza sativa）和玉米（Zea mays）的KNOX基因均存在共线性关系，且与番茄的同源性最高。启动子顺式作用元件分析发现，睡莲KNOX基因家族含有较多与生长发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用元件。通过不同时期叶片的表达模式分析发现，Ⅰ类NcKNOX基因极有可能对睡莲叶片胎生芽的产生和发育起到关键作用。