陳 俊 方遠(yuǎn)鵬 蔣君梅 楊再福 任明見,2 李向陽(yáng) 蔣選利,* 謝 鑫,2,*

(1 貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025；2 國(guó)家小麥改良中心貴州分中心，貴州 貴陽(yáng) 550025； 3 貴州大學(xué)綠色農(nóng)藥與農(nóng)業(yè)生物工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025)

同源異型盒基因家族(homeobox gene family)是一類含有同源異型盒結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[1]。根據(jù)該家族的結(jié)構(gòu)特征和系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系將其分為14類，該家族基因在調(diào)控植物生長(zhǎng)和葉片發(fā)育過程中起著至關(guān)重要的作用，如在決定細(xì)胞的命運(yùn)和生物體的形態(tài)建成等方面[2-4]。植物中第一個(gè)同源異型盒基因是在玉米(ZeamaysL.)中發(fā)現(xiàn)的Knotted1(Kn1)，該基因可以調(diào)節(jié)玉米葉鞘與葉片結(jié)合部位，導(dǎo)致細(xì)胞沿著側(cè)脈不能夠正常的分化[5]。KNOX(Knotted1-like homeobox)家族基因所編碼的氨基酸屬非典型同源異型盒蛋白，該家族廣泛存在于各種植物中[2]，目前已在番茄(SolanumlycopersicumL.)[6]、大豆(Glycinemax)[7]、水稻(Oryzasativa)[8]、毛竹(Phyllostachysedulis)[9]和煙草(NicotianatabacumL.)[10]等植物中報(bào)道。KNOX家族蛋白具有KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox KN四個(gè)結(jié)構(gòu)域[11]。根據(jù)KNOX家族基因的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及表達(dá)方式可將其分為Ⅰ類和Ⅱ類[12]。當(dāng)KNOX與具有同源異型結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子BEL相互作用時(shí)，形成復(fù)合體后可協(xié)助植物HOX蛋白控制細(xì)胞命運(yùn)[13]。據(jù)報(bào)道，KNOXⅠ類基因在莖頂端分生組織中表達(dá)，在新生的葉原基中短暫表達(dá)后其表達(dá)量逐漸下調(diào)[14]。KNOXⅡ類基因在擬南芥(Arabidopsisthaliana)和番茄中，除分生組織外，在其余大部分組織中均可表達(dá)[15]，從而參與調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育；例如，蒺藜狀苜蓿(Medicagotruncatula)的KNOXⅡ類基因KNOX4能夠控制種子的生理性休眠[16]；擬南芥中KNOXⅡ類基因KNAT7在木質(zhì)部的形成方面發(fā)揮作用[17]，而KNAT3和KNAT5 基因在根的發(fā)育中發(fā)揮作用，其表達(dá)受到根生長(zhǎng)所需激素的調(diào)控，即乙烯增加KNAT5啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)域的活性，細(xì)胞分裂素降低KNAT3啟動(dòng)子的活性，進(jìn)一步影響根的生長(zhǎng)[18]。KNOX家族基因在莖頂端分生組織[19]和維管束的形成[20]等生長(zhǎng)發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)KNOX基因可調(diào)控細(xì)胞分裂素、赤霉素和生長(zhǎng)素的含量[21]，以及參與環(huán)境脅迫的應(yīng)答，如麻瘋樹(Jatrophacurcas)JcKNOX1基因在低溫逆境下其表達(dá)量增加[22]。

高粱[Sorghumbicolor(L.)Moench]作為一種重要的工業(yè)原料和飼料作物，對(duì)其KNOX轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行鑒定及表達(dá)分析可為培育優(yōu)良的高粱新品種提供理論支持。本研究在全基因組水平上對(duì)高粱KNOX家族基因進(jìn)行系統(tǒng)性的注釋、染色體定位分析、系統(tǒng)發(fā)育分析、基因結(jié)構(gòu)分析和Motif分析，并對(duì)SbKNOX22基因在不同組織中的表達(dá)量，以及植物激素、干旱脅迫和鹽脅迫處理后該基因的表達(dá)量進(jìn)行了實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析(quantitative real-time PCR，qRT-PCR)，以期為探究該基因家族成員在高粱生長(zhǎng)發(fā)育、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和植物激素水平調(diào)控等方面奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 高粱品種及處理方法 試驗(yàn)用高粱BTx623種子由貴州大學(xué)植物病理教研室保存。將高粱種子在清水中浸種24 h，隨后用濾紙保濕48 h催芽，取芽置于-80℃保存?zhèn)溆?。將發(fā)芽的種子播種在滅菌營(yíng)養(yǎng)土中，在25℃光照和黑暗各12 h交替的溫室中培養(yǎng)至三葉期，分別取根、莖、葉組織；另將其幼苗根部分別浸泡在用水楊酸、氯化鈉(NaCl)、PEG 6000和甘露醇處理過的營(yíng)養(yǎng)液中，其處理濃度分別為1 mmol·L-1、250 mmol·L-1、 0.2 g·mL-1、300 mmol·L-1，分別于處理0、0.5、1、3、6、9、12和24 h取樣，設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)處理5株，所取樣品用液氮速凍，置于-80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 主要試劑 異丙醇、無水乙醇購(gòu)自天津市富宇精細(xì)化工有限公司；Water-DEPC Treated Water，水楊酸、鹽脅迫和干旱脅迫處理劑均購(gòu)自生工生物工程(上海)股份有限公司；3 mol·L-1醋酸鈉溶液、70%乙醇溶液購(gòu)自北京酷來搏科技有限公司；反轉(zhuǎn)錄試劑盒購(gòu)自普洛麥格(北京)生物技術(shù)有限公司；SYBR熒光染料試劑盒購(gòu)自北京康潤(rùn)誠(chéng)業(yè)生物科技有限公司。

1.1.3 引物設(shè)計(jì) 高粱SbKNOX22的qRT-PCR正反向引物為SbKNOX22-qF：5′-G A C A A A C T T G T G G A T A T T C G GG-3′，SbKNOX22-qR: 5′-C T T G T C T T C C T C A G T T G G G T AT-3′；高粱內(nèi)參基因SbEIF4a的qRT-PCR正反向引物為SbEIF4a-qF: 5′-A G G A T T G G C A C C A G A A G G GT-3′，SbEIF4a-qR: 5′-C A C A T C A A G C C C C T T G C A GA-3′，由北京擎科新業(yè)生物技術(shù)有限公司合成。

1.2 高粱KNOX基因家族鑒定、染色體及基因結(jié)構(gòu)分析

通過Hmmer 3.0軟件以擬南芥、水稻、番茄和大豆建立的比對(duì)序列徽標(biāo)檢索NCBI內(nèi)高粱數(shù)據(jù)庫(kù)，基于SMART(http://smart.embl-heidelberg.de/)和NCBI-CD(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi)網(wǎng)站檢測(cè)保守結(jié)構(gòu)域；用ExPASy-ProtParam tool(https://web.expasy.org/protparam/)預(yù)測(cè)SbKNOXs蛋白的基本理化性質(zhì)；根據(jù)Softberry(http://www.softberry.com/berry.phtml?topic=protcomppl&group=programs&subgroup=proloc)網(wǎng)站完成SbKNOXs蛋白的亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)。利用GSDS2.0(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)及MG2C(http://mg2c.iask.in/mg2c_v2.0/)網(wǎng)站對(duì)基因結(jié)構(gòu)圖及染色體定位情況進(jìn)行分析。

擬南芥KNOX基因家族的序列來源于擬南芥數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.arabidopsis.org/index.jsp)，水稻、番茄和大豆KNOX基因家族的序列來源于Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)(https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html#)。

1.3 高粱KNOX基因家族系統(tǒng)發(fā)育樹及蛋白保守功能基序分析

利用MEGA 7.0軟件，以鄰接法(neighbor-joining，NJ；bootstrap=1 000)構(gòu)建KNOX基因家族系統(tǒng)進(jìn)化樹，通過MEME(http://meme-suite.org/)在線網(wǎng)站對(duì)高粱KNOX家族蛋白的保守功能基序進(jìn)行分析，使用Evolview美化進(jìn)化樹。

1.4 SbKNOX22基因表達(dá)分析

提取高粱植株總RNA，將其反轉(zhuǎn)錄為cDNA，以反轉(zhuǎn)錄cDNA為模板，利用qRT-PCR檢測(cè)SbKNOX22基因的表達(dá)量，擴(kuò)增體系包括cDNA 4.5 μL、SYBR Premix 7.5 μL、上下游引物各0.3 μL、滅菌去離子水補(bǔ)至15 μL。反應(yīng)程序：95℃預(yù)變性10 min，95℃變性15 s，60℃復(fù)性15 s，72℃延伸20 s，40個(gè)循環(huán)；95℃ 10 s，65℃ 10 s，1個(gè)循環(huán)。設(shè)置3個(gè)技術(shù)重復(fù)。qRT-PCR數(shù)據(jù)使用 2-ΔΔCt方法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高粱KNOX基因家族鑒定

為全面鑒定高粱KNOX基因家族成員，運(yùn)用Hmmer程序依據(jù)擬南芥、水稻、番茄和大豆的KNOX家族全蛋白序列構(gòu)建Hmmer模型，檢索NCBI中高粱數(shù)據(jù)庫(kù)獲得E值小于0.05的序列，然后用SMART和NCBI-CD數(shù)據(jù)庫(kù)驗(yàn)證其保守結(jié)構(gòu)域。共鑒定到23個(gè)高粱KNOX基因；根據(jù)其在染色體上的位置分別命名為SbKNOX1～SbKNOX23；在高粱KNOX基因中，SbKNOX19所編碼的氨基酸序列最長(zhǎng)，為802 aa，而SbKNOX20所編碼的氨基酸序列最短，為184 aa，說明該基因家族存在多樣性，其余21個(gè)基因所編碼的氨基酸長(zhǎng)度介于231～770 aa之間；這23個(gè)基因所編碼的氨基酸分子量大小介于20.23～86.14 kDa之間；SbKNOX11編碼蛋白的理論等電點(diǎn)為7.28，表明該蛋白偏中性，而其余22個(gè)基因所編碼蛋白的理論等電點(diǎn)介于6.56～4.76之間，均呈弱酸性；亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)可知，該家族基因全部位于細(xì)胞核中，且KNOX基因家族蛋白均屬于親水性蛋白(表1)。

表1 SbKNOXs基因編碼蛋白的基本特征Table 1 Basic characteristics of the putative proteins encoded by SbKNOXs

2.2 高粱KNOX基因家族染色體定位分析

為進(jìn)一步了解高粱KNOX家族基因在高粱染色體(n=10)上的分布規(guī)律，根據(jù)高粱數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，通過MG2C在線網(wǎng)站對(duì)23個(gè)高粱KNOX家族基因進(jìn)行染色體定位分析。由圖1可知，該基因家族共分布在8條染色體上，其中SbKNOX1、SbKNOX2、SbKNOX3、SbKNOX4、SbKNOX5、SbKNOX6、，SbKNOX7和SbKNOX8分布在chrom01染色體上；SbKNOX9、SbKNOX10、SbKNOX11、SbKNOX12和SbKNOX13分布在chrom02染色體上；SbKNOX14分布在chrom03染色體上；SbKNOX15、SbKNOX16、SbKNOX17和SbKNOX18分布在chrom04染色體上；SbKNOX19、SbKNOX20和SbKNOX21分別分布在chrom06、chrom07和chrom09染色體上；SbKNOX22和SbKNOX23分布在chrom10染色體上。

圖1 高粱KNOX基因在染色體上的分布Fig.1 Distribution of KNOX genes in Sorghum bicolor chromosomes

2.3 高粱KNOX家族系統(tǒng)進(jìn)化分析

為了解高粱KNOX基因家族的進(jìn)化關(guān)系，利用MEGA 7.0軟件將高粱KNOX家族蛋白序列與擬南芥、水稻的KNOX家族蛋白序列進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析。擬南芥KNOX家族基因主要分為Class Ⅰ和Class Ⅱ兩大亞家族，其中At1g62360、At4g08150、At1g70510和At1g23380為Class Ⅰ類，At5g11060、At5g25220、At1g62990和At4g32040為Class Ⅱ類。參照擬南芥分類系統(tǒng)可知，高粱KNOX分為Class Ⅰ和Class Ⅱ類兩大亞家族，其中Class Ⅰ類又可以分為Class ⅠA和Class Ⅰ B兩類，Class Ⅱ類又可分為Class Ⅱ A、Class Ⅱ B和Class Ⅱ C三類。此外，高粱KNOX基因家族在Class Ⅰ類亞家族中有7個(gè)成員，Class Ⅱ類亞家族中有16個(gè)成員(圖2)。

相比擬南芥KNOX基因家族而言，高粱KNOX基因家族存在數(shù)量不等和相似性不同的同源基因，這一現(xiàn)象表明KNOX基因在高粱和擬南芥中經(jīng)歷了不同的進(jìn)化歷程。但對(duì)于Class Ⅱ類家族成員來說, 除了SbKNOX5、SbKNOX15和SbKNOX22基因與擬南芥Class Ⅱ類基因有較近親緣關(guān)系外, 大多數(shù)SbKNOXs成員形成了特有的進(jìn)化支(圖2)。

圖2 KNOX基因家族進(jìn)化分析Fig.2 Phylogenetic analysis of KNOX family

2.4 高粱KNOX基因家族結(jié)構(gòu)分析

由高粱KNOX基因家族結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可知，高粱23個(gè)基因都具有非編碼區(qū)和編碼區(qū)，其中SbKNOX12和SbKNOX17均含有2個(gè)編碼區(qū)；SbKNOX8、SbKNOX10、SbKNOX13和SbKNOX20含有3個(gè)蛋白編碼區(qū)；SbKNOX6、SbKNOX7和SbKNOX16含有4個(gè)蛋白編碼區(qū)；SbKNOX1、SbKNOX2、SbKNOX3、SbKNOX4、SbKNOX5、SbKNOX9、SbKNOX14、SbKNOX15和SbKNOX21含有5個(gè)蛋白編碼區(qū)；SbKNOX6基因含有6個(gè)蛋白編碼區(qū)；SbKNOX11基因含有8個(gè)蛋白編碼區(qū)；SbKNOX19基因含有9個(gè)蛋白編碼；SbKNOX18和SbKNOX23基因含有10個(gè)蛋白編碼區(qū)(圖3)。該家族基因結(jié)構(gòu)中的內(nèi)含子數(shù)目為1～9個(gè)。Class Ⅰ類中各亞類家族成員之間的內(nèi)含子數(shù)目均為4個(gè)，外顯子數(shù)目均為5個(gè)；Class Ⅱ類中各亞類家族成員之間，其外顯子和內(nèi)含子的數(shù)量存在較大的差異(圖3)。

2.5 高粱KNOX蛋白保守功能基序分析

為進(jìn)一步探究高粱KNOX家族功能，利用MEME網(wǎng)站預(yù)測(cè)了高粱KNOX家族的5個(gè)Motif。高粱KNOX家族基因含有4個(gè)主要的保守基序(圖4-A)，其中Motif 1對(duì)應(yīng)Homeobox KN結(jié)構(gòu)域，Motif 2對(duì)應(yīng)ELK結(jié)構(gòu)域，Motif 3對(duì)應(yīng)KNOX1結(jié)構(gòu)域，Motif 4對(duì)應(yīng)KNOX2結(jié)構(gòu)域，Motif 5對(duì)應(yīng)START結(jié)構(gòu)域。由圖4-B可知，Homeobox KN結(jié)構(gòu)域是4個(gè)結(jié)構(gòu)域中最為保守的，其中SbKNOX1、SbKNOX2、SbKNOX3、SbKNOX4、SbKNOX5、SbKNOX9、SbKNOX14、SbKNOX15、SbKNOX21和SbKNOX22都含有KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox KN結(jié)構(gòu)域，而其余13個(gè)基因所編碼的蛋白質(zhì)只含4個(gè)保守結(jié)構(gòu)域中的Motif 1(圖4-A)，表明這13個(gè)基因可能不具有KNOX家族的完整功能或具有其他的功能。

2.6 SbKNOX22基因表達(dá)分析

為揭示高粱SbKNOX22基因在不同組織中的表達(dá)量，以及在水楊酸和環(huán)境脅迫處理下的表達(dá)模式，對(duì)高粱SbKNOX22基因在根、莖、葉、芽?jī)?nèi)的表達(dá)情況，以及其響應(yīng)植物激素、干旱脅迫的表達(dá)情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，SbKNOX22基因主要在高粱葉片中表達(dá)(圖5-A)。SbKNOX22經(jīng)水楊酸處理6 h時(shí)表達(dá)量最高，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)表達(dá)量顯著下降(圖5-B)，而在干旱脅迫下(PEG 6000和甘露醇處理)下，SbKNOX22表達(dá)量在0.5 h后降低(圖5-C、D)，NaCl處理后，SbKNOX22在9 h時(shí)表達(dá)量最高(圖5-E)。上述結(jié)果表明，SbKNOX22能夠響應(yīng)水楊酸、干旱和鹽脅迫。

圖3 高粱KNOX基因家族成員的結(jié)構(gòu)分析Fig.3 Gene structure analysis of KNOX gene family in Sorghum bicolor

注：A：高粱KNOX家族隱馬模型圖案的位置；B：高粱KNOX家族隱馬模型圖。Note: A: Location of the hidden horse model pattern of sorghum KNOX family. B: Hidden horse model of sorghum KNOX family.圖4 高粱KNOX家族保守基序分析Fig.4 Analysis of conserved motifs of KNOX family in Sorghum bicolor

注：內(nèi)參基因：SbEIF4a；不同小寫字母表示各處理之間差異顯著(P<0.05)。Note: Internal reference gene: SbEIF4a. Different lowercase letters indicate the significance of variance analysis difference between each treatment at 0.05 level.圖5 SbKNOX22基因表達(dá)分析Fig.5 SbKNOX22 gene expression analysis

3 討論

高粱葉的形態(tài)建成影響高粱生長(zhǎng)發(fā)育過程中的光合作用效率，從而影響高粱產(chǎn)量和品質(zhì)。KNOX轉(zhuǎn)錄因子與植物葉片的形態(tài)建成有著密切聯(lián)系[23]，因此鑒定和分析高粱KNOX基因家族對(duì)于改善高粱品質(zhì)和提高其產(chǎn)量具有重要的作用。

KNOX基因作為一類特有的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著至關(guān)重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，楊樹(Populus)中KNOX基因參與分生組織的形成[24]；生長(zhǎng)素和脫落酸能誘導(dǎo)大豆KNOX基因的表達(dá)，赤霉素則抑制其表達(dá)[7]；同樣在豆科植物蒺藜苜蓿中KNOX基因參與其復(fù)葉的發(fā)育[25]。KNOX基因家族的各保守結(jié)構(gòu)域發(fā)揮著不同的功能，KNOX 1結(jié)構(gòu)域主要在KNOX基因異源表達(dá)后產(chǎn)生的表型變化階段起重要作用[14]；KNOX 2結(jié)構(gòu)域主要影響轉(zhuǎn)基因植株表型異常變化和二聚體的形成[26]；ELK結(jié)構(gòu)域能夠參與蛋白之間的相互作用[27]。本研究高粱中共有10個(gè)KNOX基因包含以上3個(gè)保守結(jié)構(gòu)域，推測(cè)這10個(gè)KNOX基因可能參與高粱的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)建成。通過進(jìn)化關(guān)系分析可知，高粱KNOX基因的分類與擬南芥一致，均分為Class Ⅰ類和Class Ⅱ類，但基因數(shù)量與擬南芥有較大差別，表明KNOX基因具有不同的進(jìn)化歷程，此外在Class Ⅱ類中出現(xiàn)了Class Ⅱ A和Class Ⅱ B兩個(gè)分支成員均為高粱KNOX基因的現(xiàn)象，表明在高粱中KNOX基因可能進(jìn)行了復(fù)制與擴(kuò)增。高粱KNOX基因家族Class Ⅱ類各亞類家族成員的基因結(jié)構(gòu)(包括外顯子和內(nèi)含子數(shù)目)發(fā)生了明顯變化，這可能與高粱各KNOX基因的功能分化有關(guān)。

有研究發(fā)現(xiàn)，Class Ⅰ類基因在頂端分生組織中特異性表達(dá)[14]，參與側(cè)生器官的形態(tài)建成，其表達(dá)與激素途徑有著緊密的聯(lián)系[28]。相對(duì)于Class Ⅰ類基因，Class Ⅱ類基因表達(dá)模式更豐富，能夠在植物大多數(shù)器官中表達(dá)[14]，其表達(dá)具有普遍性，同時(shí)又具有特殊性[15]。本研究的組織特異性表達(dá)結(jié)果進(jìn)一步證明了SbKNOX22為Class Ⅱ類基因，且與進(jìn)化分析結(jié)果相符合(圖2)。據(jù)報(bào)道，番茄中的KNOX家族基因Tkn4經(jīng)過水楊酸處理后其表達(dá)量上升[29]，落葉松(Larixgmelinii)LgKNOX2基因經(jīng)赤霉素處理后其表達(dá)量先上升后下降，而茉莉酸甲酯處理后該基因的表達(dá)量無明顯變化[30]。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明，本研究所選擇的SbKNOX22基因與擬南芥KNAT3(At5g25220)和KNAT4(At5g11060)基因聚集在一起。已有研究表明，在擬南芥種子萌發(fā)和幼苗早期發(fā)育過程中，KNAT3能調(diào)節(jié)脫落酸的反應(yīng)[31]。水楊酸在植物抗病過程中起著重要的作用[32]，高粱經(jīng)水楊酸處理后，SbKNOX22表達(dá)量上升，表明該基因的表達(dá)受到水楊酸的調(diào)控，為后續(xù)研究該基因在水楊酸通路中的功能奠定了基礎(chǔ)。據(jù)報(bào)道，PEG 6000能誘導(dǎo)部分高粱SBP-box和耐逆基因SbALDH7表達(dá)上調(diào)[33]。本研究發(fā)現(xiàn)PEG 6000處理后SbKNOX22基因的表達(dá)量先上升后下降，同時(shí)，NaCl脅迫處理后其表達(dá)量變化較大，推測(cè)SbKNOX22參與高粱對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)。

本研究對(duì)高粱KNOX基因家族進(jìn)行鑒定，并對(duì)家族成員SbKNOX22在非生物脅迫條件下的表達(dá)量進(jìn)行分析，但高粱KNOX基因家族所有成員在生物脅迫和非生物脅迫條件下的表達(dá)量情況，以及各個(gè)家族成員的功能等仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究利用生物信息學(xué)分析方法，鑒定到23個(gè)高粱KNOX基因家族成員，系統(tǒng)發(fā)育分析顯示高粱KNOX基因家族在進(jìn)化中可能經(jīng)歷了較為復(fù)雜的過程。Motif分析發(fā)現(xiàn)有10個(gè)成員包含KNOX基因家族KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox KN 4個(gè)特有保守結(jié)構(gòu)域，另外有13個(gè)高粱KNOX基因家族成員只含有Homeobox KN結(jié)構(gòu)域。SbKNOX22基因主要在高粱葉片中表達(dá)，且其表達(dá)易受到水楊酸、干旱脅迫和鹽脅迫的影響。本研究結(jié)果為進(jìn)一步探究KNOX基因家族在高粱生長(zhǎng)過程中的功能、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等提供了基礎(chǔ)。