【摘 要】
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KT/HAK/KUP （HAK）家族是植物中最丰富的钾转运体家族，对植物的生长和环境适应具有重要作用。谷子是抗逆耐瘠研究的模式植物，然而，谷子中HAK家族缺乏系统研究。本研究基于基因组序列信息，鉴定出29个谷子HAK基因（SiHAKs），并对该家族成员的基本特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制、表达模式和逆境响应等方面进行了系统分析。结果显示，（1） SiHAKs分为5个进化簇（ClusterⅠ～
【基金项目】
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财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-06-14.5-B24）； 河南省良种联合攻关项目（2022010401）； 中央引导地方科技发展资金（Z20221341070）； 河南省农业科学院创新团队和自主创新项目（TD2022033，2022ZC07）资助；
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KT/HAK/KUP （HAK）家族是植物中最丰富的钾转运体家族，对植物的生长和环境适应具有重要作用。谷子是抗逆耐瘠研究的模式植物，然而，谷子中HAK家族缺乏系统研究。本研究基于基因组序列信息，鉴定出29个谷子HAK基因（SiHAKs），并对该家族成员的基本特征、蛋白结构、染色体定位、基因复制、表达模式和逆境响应等方面进行了系统分析。结果显示，（1） SiHAKs分为5个进化簇（ClusterⅠ～ClusterⅤ），成员数量分别为11、9、3、3和3。基因结构和蛋白保守基序分析表明，谷子HAK家族具有较高的保守性，不同Cluster的保守性依次为：ClusterⅢ = ClusterⅤ ＞ ClusterⅡ ＞ ClusterⅠ ＞ ClusterⅣ。（2） 串联复制是SiHAKs扩增的主要原因，15个SiHAKs位于串联重复中。（3） 171个转录因子可能结合到不同SiHAKs的启动子上，这些转录因子包含ERF、NAC、MYB和WRKY等家族中的大量成员，可能授予了SiHAKs对非生物胁迫多样的响应机制。（4） 基因表达聚类将SiHAKs分成3组：Group Ⅰ、Group Ⅱ和Group Ⅲ，多数SiHAKs在张谷和豫谷1号2个品种中的表达模式具有一致性；不同Cluster表达水平总体表现为：ClusterⅢ ＞ ClusterⅤ ＞ ClusterⅡ ＞ ClusterⅠ ＞ ClusterⅣ。（5） 根系中表达水平较高的11个SiHAKs用来检测对低钾和高盐胁迫的响应。在低钾胁迫后，8个SiHAKs的表达水平显著升高，1个SiHAK显著降低，2个SiHAKs变化不明显；而高盐胁迫后，3个SiHAKs的表达水平显著升高，2个SiHAKs显著降低，其余6个SiHAKs变化不明显。SiHAK15受到低钾和高盐胁迫的响应最为强烈，其表达量分别为对照的151倍和22倍。（6） 基因表达谱的差异反映出不同Cluster间SiHAKs的功能差异。ClusterⅠ主要在根系中表达，可能参与谷子根系K+的吸收；ClusterⅡ不具有组织表达特异性，推测其参与K+的吸收、转运和生长发育等多个生物过程；ClusterⅢ受到低钾和高盐2种胁迫的诱导，显示出维持谷子K+/Na+平衡和抵御盐胁迫的潜在作用；ClusterⅣ在被检测的多个组织中几乎不表达；ClusterⅤ不同成员对低钾和高盐胁迫的响应存在差异，可能发生了功能分化。研究结果不仅为深入解析谷子HAK家族的功能奠定了基础，而且为植物中钾高效利用和耐盐机制的研究提供了重要线索。
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