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棉花通过数百万年的进化使自身具备了种子表皮可产生大量长纤维的特点,这使得棉纤维成为全球棉纺生产的重要原料。随着棉纺工艺的进步与优质纤维的需求,发掘纤维发育关键基因,探求其复杂的调控机制对指导棉花科学、高效育种具有重要意义。细胞壁相关的类受体激酶(Cell wall-associated receptor kinase,WAK)基因家族属于植物受体激酶,其涉及防御病原菌、细胞伸长、金属离子胁迫等生理应答过程,因此推测该基因家族成员对植物增产、抗病和耐胁迫有正调控作用,但目前在棉花中鲜有相关报道。课题组前期利用高深度基因组重测序关注到一个与衣分和衣指呈极显著相关的GhWAKL3(GhWAKL27)基因。因此,本研究利用陆地棉基因组数据鉴定及分析了WAK基因家族成员,同时初步地验证了GhWAKL27的基因功能,主要的结果说明如下:在陆地棉基因组中鉴定到74个WAK家族成员,包括27个WAK基因与47个WAKL基因。与27个拟南芥WAK家族成员的系统发育关系结果表明,它们共分为6个分支。染色体分布与共线性分析结果表明陆地棉WAK基因家族成员主要通过基因的片段复制产生。启动子区的顺式元件功能分析显示,陆地棉WAK基因家族成员除了富含对激素、生物或非生物胁迫等有反应的顺式元件外,还包含植物生长发育关键转录因子HD-Zip 1。这种富集应激反应相关的顺式元件表明,陆地棉WAK家族基因对生长和胁迫耐受性都具有重要作用。克隆得到陆地棉GhWAKL27基因的CDS全长序列为2931 bp,负责编码976个氨基酸。陆地棉GhWAKL27蛋白含有GUB_WAK_bind结构域、EGF_like结构域和S_TKc结构域。在烟草中瞬时表达GhWAKL27基因与绿色荧光蛋白的融合表达载体,结果显示GhWAKL27编码的蛋白存在于细胞膜上。将GhWAKL27基因过量表达于拟南芥中,结果显示拟南芥转基因株系的根毛的密度与表皮毛的数量显著高于野生型,证明GhWAKL27基因可促进棉花纤维的起始。综上分析结果表明,陆地棉WAK家族基因可能对棉花纤维的生长发育与生物或非生物胁迫的响应具有重要作用,陆地棉GhWAKL27基因参与调控棉花纤维起始。本研究为探究陆地棉WAK基因家族成员提供了关键信息,为深入研究GhWAKL27在棉纤维发育过程中行使的功能奠定了坚实的基础,也为棉花增产、抗病和抗逆育种提供了候选基因。