《BR在棉纖維細胞發育中的作用及其信號調控途徑研究》是依託華中師範大學，由李學寶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：BR在棉纖維細胞發育中的作用及其信號調控途徑研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李學寶
- 依託單位：華中師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
棉花是我國最重要的經濟作物，棉纖維是由單個胚珠表皮細胞突起形成的表皮毛。在棉纖維發育過程中，植物激素起到至關重要的作用。我們在前期研究中鑑定了多個與BR及生長素等激素信號應答相關的重要調控因子，證明14-3-3和BZR等蛋白介導參與了棉纖維發育相關的BR等激素信號通路。本項目旨在研究棉纖維這類特殊的有重要套用價值的細胞發育過程的BR等激素調控，鑑定棉纖維發育相關的BR等激素信號通路的關鍵調控因子，解析棉纖維細胞發育過程中BR等激素的作用及其信號調控網路，進而揭示棉纖維發育的分子機制。本項目對有關棉纖維細胞發育的BR等激素調控的研究，將提供一些重要的科學資料，深化我們對BR等激素在棉纖維細胞發育中的作用及其分子調控機制的認識。同時，也獲得新的棉花重要調控基因，套用於棉纖維品質的遺傳改良。
結題摘要
棉纖維發育是一個高度程式化的調控過程，BR等多種植物激素都在棉纖維發育過程中起著至關重要的作用。本項目主要研究BR信號調控及其在棉纖維發育過程中的作用。我們以14-3-3蛋白為誘餌蛋白，在棉纖維cDNA文庫中篩選獲得一些BR相關的互作蛋白，著重研究了14-3-3與BZR1蛋白之間的相互作用。研究表明，GhBZR1能夠與多個Gh14-3-3蛋白相互作用。鑑定了Gh14-3-3和GhBZR1蛋白的關鍵結構域和作用位點，證明GhBZR1蛋白的Ser163位和Gh14-3-3L/e/h蛋白的Lys51/56/53位是其相互作用所必需的。研究表明，GhBZR1能夠在細胞質和細胞核之間穿梭，發揮其BR信號傳遞功能，而且GhBZR1的這種功能依賴於其自身的磷酸化。實驗表明，GhBIN2能夠磷酸化GhBZR1，磷酸化的GhBZR1才具有與Gh14-3-3L相互作用的能力，進而介導BR信號傳導，發揮調控作用。我們獲得大量14-3-3等基因的轉基因棉花植株(包括過量表達和RNAi轉基因棉花株系)及其後代株系。轉基因棉花纖維細胞起始和伸長發育都受到明顯影響，14-3-3過量表達促進纖維細胞起始和伸長，而抑制14-3-3表達導致棉纖維起始和發育受阻。檢測了轉基因棉花後代株系(T2 – T4)成熟纖維長度，結果表明，抑制14-3-3基因表達導致棉纖維變短。相反，過量表達14-3-3基因能夠增加棉纖維長度。轉基因棉花的其他纖維品質性狀(例如，強度和馬克隆值等)也發生了改變。胚珠離體培養實驗表明，14-3-3 RNAi所抑制的棉纖維發育能夠被BR部分恢復，這表明14-3-3可能通過調控BR信號通路而影響棉纖維起始和發育過程。在14-3-3RNAi轉基因棉花纖維中，BR生物合成相關基因GhCPD 和 GhDWF4表達水平顯著下降，一些BR信號相關基因及纖維發育相關基因表達活性也發生明顯改變。而且，GhBZR1可直接結合在下游基因GhXTH1和GhEXP的啟動子上，促進下游基因表達，從而調控棉纖維的快速伸長發育。此外，我們還鑑定了一個新的bHLH轉錄因子，研究表明它也是通過BR信號途徑而調控棉纖維發育的。有關該轉錄因子在BR信號通路及棉纖維發育中的作用，有待深入研究。本項目總結髮表論文10多篇，取得重要研究進展，達到預期研究目標，為揭示BR信號調控及其在棉纖維發育中的作用提供了有價值的科學資料。
