《HANABA TARANU (HAN) 調控植物莖尖與花發育的分子機理研究》是依託中國農業大學，由張小蘭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：HANABA TARANU (HAN) 調控植物莖尖與花發育的分子機理研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：張小蘭
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高等植物地上部所有器官（包括莖、葉、花和果實）都來源於莖尖分生組織的幹細胞庫，莖尖分生組織由此直接影響與調控植株形態與結構建成、植物生物量、作物與蔬菜的產量等重要生物與農藝性狀。HAN 是調控莖尖分生組織結構和植物花器官發育的關鍵基因之一，HAN功能缺失或過量表達導致植物莖尖、分枝、花等發育過程嚴重紊亂和相應器官畸形，但其確切分子作用機理尚不清楚。本項目主要利用分子遺傳、光學活體成像技術（live imaging）、免疫學等手段，研究 1、HAN調控花發育的遺傳學途徑；2、HAN 調控WUS-CLV3（調控莖尖分生組織的經典途徑）的分子機理；3、HAN與生長素在植物花發育過程中的相互作用機制。這項研究引入植物光學活體成像技術，深度解析HAN調控植物莖尖與花發育的分子機理，將對經濟作物整枝、糧食作物增產提供分子生物學依據，具有深刻的生物學和經濟學價值。
結題摘要
植物物地上部的所有器官都源自頂端分生組織（SAM）。器官原基從SAM的周緣區產生，在SAM和新生成的器官原基之間存在由一類特殊細胞組成的邊界區，它將無限生長的分生組織和有限生長的器官發育分開。擬南芥HANABA TARANU (HAN) 是一個在邊界區特異表達的GATA3家族轉錄因子，調控花器官的發育、SAM的組織形態和胚胎髮育。但在禾本科植物中，HAN卻抑制苞葉生長、促進分枝的形成。但其潛在的作用機制和在園藝作物中的功能仍不清楚，因此本項目進行了如下研究：1、瞬時過量表達HAN會抑制HAN自身和其它三個GATA3家族基因HANL2（HAN-LIKE2）、GNC（GATA，NITRATE-INDUCIBLE，CARBON-METABOLISM-INVOLVED）和GNL（GNC-LIKE）的表達，並形成一個負反饋調節環。遺傳分析表明，HAN和這三個GATA3家族基因表達模式部分重疊，共同調節花的發育。HAN能夠和自己以及這三個GATA3家族基因形成二聚體，並在體外直接結合於自身和GNC的啟動子上。因此，HAN作為抑制因子，通過調控GATA3家族基因、激素反應和花器官特異性的基因來調節花的發育。2、通過對HAN與兩個分生組織基因BREVIPEDICELLUS (BP)和PINHEAD (PNH)以及三個器官原基特異基因PETAL LOSS (PTL)、JAGGED (JAG)和BLADE-ON-PETIOLE (BOP)的遺傳分析，我們發現HAN 對擬南芥花瓣的數量有決定性作用。HAN和PNH在轉錄水平相互促進，在蛋白水平相互結合，共同調控SAM的形態與結構。HAN直接促進JAG和BOP2的表達，並直接與JAG蛋白互作來調控花器官的發育。HAN直接與CYTOKININ OXIDASE 3 (CKX3) 的啟動子和內含子區域結合來調節細胞分裂素在邊界細胞中的穩態。 3、黃瓜CsHAN1主要在頂端分生組織和莖的連線處表達。 CsHAN1過量表達和RNAi干擾表達導致黃瓜從胚胎形成時期時開始生長遲緩、葉片開裂。CsHAN1可能通過調節WUS 和STM 的表達來調控黃瓜SAM的發育，以及通過複雜的基因調控網路來調控黃瓜葉片的發育。本項目闡明了邊界基因HAN在擬南芥和黃瓜上不同的生物學功能和作用機制，豐富了植物邊界基因和邊界區的功能研究，並為培育優良株型的黃瓜新品種提供理論指導
