蒺藜苜蓿WOX家族基因HEADLESS的生物學(xué)功能解析.pdf

1、植物的正常生長離不開莖尖分生組織和花分生組織的正常發(fā)育。擬南芥中研究結(jié)果表明，WUSCHEL(WUS)基因主要參與莖尖干細(xì)胞的維持，在胚珠和花粉發(fā)育過程中也起著重要的作用。WUS可以通過誘導(dǎo)細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子來調(diào)控分生組織的發(fā)育，還可以和CLAVATA（CLV)形成負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)來決定干細(xì)胞分裂與分化之間的動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)WUS可以與AGAMOUS(AG)基因協(xié)同調(diào)控花分生組織向花器官的轉(zhuǎn)化。但是在豆科作物中該基因如何調(diào)控并影響干細(xì)胞的

2、維持和發(fā)育目前還沒有明確的研究結(jié)果。
　　蒺藜苜蓿是研究豆科功能基因組學(xué)的模式生物，其基因組較小，且遺傳轉(zhuǎn)化體系較為成熟。以本實(shí)驗(yàn)室前期得到的三個(gè)莖尖分生組織發(fā)育異常的突變體headless(hdl)為基礎(chǔ)，成功克隆到了HDL基因，通過對hdl-1突變體的表型分析和對HDL基因功能進(jìn)行解析，初步明確了HDL基因在蒺藜苜蓿莖尖分生組織發(fā)育和葉型發(fā)育中的調(diào)控作用。主要研究結(jié)果如下:
　　通過正向遺傳學(xué)的方法，我們在豆科模式植物蒺

3、藜苜蓿中克隆了一個(gè)擬南芥WUS的同源基因HDL，該基因主要參與蒺藜苜蓿莖尖分生組織維持和葉片發(fā)育。當(dāng)HDL突變后，莖尖分生組織發(fā)育異常，主要表現(xiàn)在莖尖分生組織形態(tài)和功能不完整以及腋芽分生組織的不規(guī)則發(fā)育，導(dǎo)致hdl突變體喪失頂端優(yōu)勢，只進(jìn)行營養(yǎng)生長，沒有明顯的莖稈出現(xiàn)。hdl-1突變體葉片由于尖端伸長減少而導(dǎo)致其葉片長度變短，這導(dǎo)致突變體葉片呈現(xiàn)心形的表型，這是擬南芥wus突變體中沒有描述的新表型。對HDL蛋白進(jìn)行轉(zhuǎn)錄活性分析得出，HD

4、L可以與TOPLESS(TPL)相互作用形成共抑制子，且二者的互作需要HDL蛋白保守的WUS-box和EAR-like結(jié)構(gòu)域。進(jìn)一步遺傳學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，盡管HDL和蒺藜苜蓿葉片生長的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子STENOFOLIA(STF)都可以招募TPL蛋白，但是在調(diào)控蒺藜苜蓿葉片發(fā)育中，二者功能是相對獨(dú)立的。我們的研究結(jié)果表明，和擬南芥相比，WUS/HDL在調(diào)控蒺藜苜蓿分生組織和葉片發(fā)育中的功能既有保守又存在分化，為理解豆科植物分生組織發(fā)育和葉型發(fā)育提