SPL8调控花药早期发育的分子机制研究

SBP-box genes (known as SPL) encode for plant-specific transcription factors and play an important role in plant development. It was demonstrated that SPL genes control early anther development. However, the molecular mechanism underlying these genes has remained unclear. Based on our previous data and the key scientific question, this project will carry out three parts of work: 1) testing the interaction relationship between SPL8 and SPL/NZZ, SPL9, SPL15 and ROXY1/2 by using yeast two-hybrid, bimolecular fluorescence complementation (BiFC) and pull-down assay or other related approaches; 2) exploring and verifying SPL8 interactome in the early anthers by performing coimmunoprecipitation and mass spectrometry (CoIP-MS) and other methods; 3) clarifying SAUR41 as a direct downstrem target of SPL8 by conducting yeast one-hybrid assay and chromatin -immunoprecipitation PCR (ChIP-PCR). By finishing the research work above, SPL8 interactors and its direct downstream target will be identified. The results thus from this study will elucidate the molecular mechanism of SPL8 for mediating early anther development, lay a foundation for fully understanding the molecular mechanism of the SBP-box genes in regulating these developmental processes, and provide new molecular basis for utilization of hybrid breeding in plant field.

SBP-box基因（也称SPL）编码植物特有的一类转录因子，在植物发育中发挥重要作用。研究表明这类基因控制花药早期发育，但其分子机制尚不清楚。本项目在我们前期工作基础上，针对关键科学问题，拟开展如下研究工作：1）采用酵母双杂交、双分子荧光互补技术（BiFC）和蛋白交互沉淀（Pull-down）等方法验证SPL8与SPL/NZZ, SPL9，SPL15和ROXY1/2的互作关系；2）采用免疫共沉淀质谱分析（CoIP-MS）等技术，从基因组水平分离鉴定SPL8互作蛋白；3）利用酵母单杂交和染色质免疫沉淀PCR技术（ChIP-PCR）验证SPL8调控SAUR41的表达。通过上述研究工作，获得SPL8的互作因子，明确其下游调控靶基因，从而阐明SPL8调控花药早期发育的分子机制。研究结果将为全面揭示SBP-box基因调控花药早期发育分子机制奠定基础，并为利用杂种优势育种提供新的分子基础。

SBP-box基因(也称SPL)编码植物特有的一类转录因子，在植物发育过程中发挥重要作用。前期研究发现SPL8参与花药早期发育，但其分子机制尚不清楚。为解析SPL8调控花药早期发育的分子机制并基于我们前期研究进展，本项目开展了三个方面的研究内容：1）采用酵母双杂交、双分子荧光互补技术（BiFC）和蛋白交互沉淀（Pull-down）等方法验证SPL8与SPL9，SPL15，SPL/NZZ和ROXY1/2的互作关系；2）构建了拟南芥花序酵母cDNA文库，同时利用已有的拟南芥转录因子文库筛选并鉴定SPL8互作蛋白；3）利用酵母单杂交和凝胶迁移（EMSA）及染色质免疫沉淀PCR技术（ChIP-PCR）验证SPL8调控SAUR41的表达，利用生物信息学预测SPL8的下游靶基因并通过qRT-PCR进行了初步验证。通过上述研究工作，我们获得了10个与SPL8互作的蛋白，其中包括TCP和YABBY家族的一些转录因子，说明SPL8可与其它蛋白形成复合体在细胞内发挥功能，也就是SPL8-TCP-YABBY这个模块可能参与调控花药发育，进而影响植物育性。另外，除了SAUR41外，本项目还获得了一个新的SPL8下游目标基因TCP9，但这两个基因是否影响花药发育，仍需要遗传学证据。这些研究结果为全面阐明SPL8调控花药早期发育的分子机制奠定了基础，为在重要作物中利用杂种优势进行育种提供了新的潜在基因资源。