黄瓜表皮毛形成基因CsGL-1的作用机制研究

The trichomes of cucumber (Cucumis sativus L.) are multicellular. With two mutant glabrous cucumber lines, gl-2 and gl-1, two crucial genes for trichome formation, CsGL-2 and CsGL-1 had been isolated, which might control the determination and initiation of trichome cells, respectively. By the transformation, transcriptome analysis, ChIP-seq (Chromatin Immunoprecipitation- sequencing), the function locations of CsGL-2 and CsGL-1 for trichome forming, and downstream genes controlled by CsGL-1 would be uncovered. In this project, the study on molecular mechanism and regulation net of trichome formation and development will be useful for the research of multicellular trichome.

黄瓜的表皮毛是多细胞结构。通过两个黄瓜无毛突变体gl-2 和gl-1，已分离出黄瓜表皮毛形成关键基因CsGL-2和CsGL-1，可能分别调控表皮毛细胞命运的决定，表皮毛细胞的起始。将通过遗传转化、转录组分析、ChIP-seq（染色质免疫共沉淀-测序）等实验，揭示CsGL-1和CsGL-2在黄瓜表皮毛形成过程的作用位点，以及CsGL-1调控的下游基因，探讨黄瓜表皮毛形成的分子机制与调控网络，促进多细胞类型表皮毛的形态建成研究。

黄瓜的表皮毛和果刺是植株外表的一道天然屏障。本研究利用黄瓜微毛突变体micro-trichome（mict）和无毛突变体trichome-less（tril），通过图位克隆分离获得黄瓜表皮毛形成的关键基因 Mict（CsGL-1）和Tril（CsGL-2）。其中Mict（Csa3G748220）编码Ⅰ型同源异型域-亮氨酸拉链蛋白（HD-Zip Ⅰ）转录因子。Tril（Csa6G514870）编码HD-ZipⅣ家族的转录因子PROTODERMAL FACTOR 2-like。通过遗传分析、转录组测序、cDNA酵母杂交库筛选和遗传转化验证等实验，获得一批与Mict和Tril互作的蛋白，以及受两者直接调控的基因，如与Mict互作的Homeodomain-like转录因子HB3，HB5和HB16等，与Tril互作的Homeodomain-like转录因子HB1和HB6等；提出了黄瓜表皮毛/果刺发育的调控模式：Tril基因决定黄瓜表皮毛细胞的分化起始，受其间接调控的Mict在表皮毛发育过程的早期起作用，中间还涉及其它的转录因子，表皮毛最终发育形成。Mict通过调控CsFLS2、CsTT12、CsCER4和CsMYB36等基因，影响果实表皮的黄酮类代谢、超长链脂肪酸合成，以及蜡粉的形成。本项目的研究为揭示黄瓜表皮毛发育的分子机制打下了坚实基础。