ChIFN-α在百脉根不定根发育过程中的作用机理研究

The root development is closely related to plant growth hormones. In our previous study, we found that ChIFN-α gene not only promotes the formation and development of adventitious root but also enhances rooting adjustment of IBA hormone in transgenic Lotus Japonicus. Therefore, the researchers conclude, mechanism of IFN action is relate to the plant hormone. So far the regulating mechanism of animal IFN in plant still unclear. To clarify the regulatory mechanism of ChIFN-αon plant root growth, this research project focuses on the relations between ChIFN-α and endogenous auxin and exogenous auxin including their regulation action and ChIFN-α-binding protein in adventitious roots growth, by many techniques such as HPLC detection, transcriptome sequencing, yeast two-hybrid and immunofluorescence for cell localization. The results of this study will provide foundation for herbage breed improvement and rapid propagation, also will provide a new thinking for plant growth regulatory.

研究证实植物根系发育和生长激素密切相关。我们前期的研究发现鸡干扰素（ChIFN-α）基因表达可以促进受体百脉根在常温和低温条件下的不定根形成及发育，并协同吲哚乙酸（IBA）的生根调控作用。据此推断干扰素（IFN）在植物根系生长中的作用机理可能与生长素调控有关。尽管动物IFN对植物的生物学活性早被证实和加以应用，但其在植物体中的作用机制至今尚不清楚。项目以前期获得的转ChIFN-α基因百脉根及其野生型亲本为材料，通过高效液相检测、转录组测序、酵母杂交和细胞免疫荧光定位等技术，研究不定根发育过程中ChIFN-α与內外源生长素及其调控变化之间的关系和在此信号转导过程中与其结合的植物蛋白，旨在阐明ChIFN-α在植物不定根生长发育中的作用机制，揭示动物细胞因子对植物生长的调控生物学现象，为利用IFN进行牧草品种改良和分子育种提供基础依据，也为牧草生长调控和植物扦插生根提供新的思路。

根系快速形成是牧草生长和产量的根本保证，根系发育缓慢导致的生长劣势严重影响喀斯特高寒山区的草地生产能力。鸡α干扰素（ChIFN-α）是一种具有基因诱导、生长发育调控等功能的动物糖蛋白，我们前期研究发现转ChIFN-α基因百脉根表现出不定根形成早、发育好特点，尤其在低温条件下更明显，适于贵州高寒山区草地发展需要。不定根作为匍匐型牧草的主要根系组成，其发生直接影响生根难易性，转基因百脉根不定根发育机理的解析可为利用动物细胞因子进行牧草分子改良提供依据。项目以前期获得的转基因百脉根及其野生型亲本为材料，围绕不定根发育不同时期的生长素变化、根系发育调控转录本分析、ChIFN-α在植物信号转导中的地位和作用三个主要内容，通过生长素检测，差异基因筛选，ChIFN-α结合蛋白挖掘研究，以揭示ChIFN-α在百脉根不定根发育中与生长激素及其调控的关系，阐明动物细胞因子对植物根系生长的调控生物学现象。.通过项目研究，（1）发现內源和外源ChIFN-α均可促进根系发育，其通过介入POD和PPO协同生长素合成途径，以及增强其它生长素合成转运过程参与根系发育调节；（2）解析了ChIFN-α对百脉根不定根发育的分子调控机制，发现其可诱导物质合成运输、受体激酶、生长素反应蛋白、生长素输出载体、生长素响应因子等更多代谢、信号转导和生长素相关基因转录，ChIFN-α介导了生长素的合成和转运；ChIFN-α的表达改变了转录因子C2C2-GATA和C3H的调控模式；ChIFN-α的调控作用还与LjCKI1促进根系提前发育，LjERF1负调控不定根发育，以及LjC2A可能参与根信号转导途径等过程有关。项目研究结果丰富了人们对动物干扰素的认识和促进其植物育种应用。项目部分结果发表SCI论文1篇，中文核心期刊论文2篇，培养毕业2名硕士研究生，参加学术交流活动8人次以上，组织学术交流活动5次，包括2次国际合作与交流。