兴安落叶松(Larix gmelinii)是我国东北地区的主要针叶用材树种,因其巨大的经济价值,使得兴安落叶松木材形成及调控机理的研究显得尤为重要.同源异形盒基因(Homeobox,KNOX)是编码控制多细胞真核生物发育的转录调控因子,参与细胞分化过程的调控,在生物的形态建成中发挥重要作用.为揭示兴安落叶松木材形成的机理,实现材质的有效调控,本研究分离了与其木材形成相关的KNOX 基因,并对该基因的表达特性和功能进行了研究.所克隆的兴安落叶松 LgKNOX cDNA 全长1659 bp,包含一个1502 bp 的开放阅读框,编码474 个氨基酸.该基因所编码的蛋白质包含4 个保守结构域：KNOX1、KNOX2、ELK 和HOMEOBOX,为非典型KNOX 蛋白,隶属于I 类KNOX 家族.半定量RT-PCR 结果表明,LgKNOX 在兴安落叶松幼苗的根、茎和针叶等组织中均表达,在茎中表达量最高；该基因的表达受植物激素的调控,在ABA 处理1h 后LgKNOX 表达量达到最大值.利用TALL-PCR 方法克隆了931bp 的LgNKNOX 启动子序列,一些响应生物和非生物因子及植物激素的功能元件被发现存于该启动子区域,进一步证实该基因的表达受植物激素及一些生物和非生物环境因子的调控.为调查 LgKNOX 的功能,构建了双元表达载体pBI101-LgKNOX,并利用农瘤杆菌介导的方法进行了84K 杨遗传转化.转基因84K 杨表型分析显示,LgKNOX 的过量表达导致转基因植株出现明显的形态学变化,植株矮小、生长缓慢、节间距变短等；表明LgKNOX 在植物形态建成中发挥作用.LgKNOX 在木材形成中的作用将通过分析转基因84K 杨的木质素含量和单体组成进行深入的研究.该研究成果将为在分子水平上揭示LgKNOX 基因在木材形成中的作用机理,利用基因工程手段实现材质的有效调控提供理论和实验依据.