拟南芥三个转录因子STF1/2/3介导体细胞调控雌配子体发育的分子机理

Female gametophyte provides a place for double fertilization. Normal development of female gametophyte is the prerequisites of successful sexual reproduction. However, during the early female gametophyte developmental process, the molecular mechanism underlying megaspore mother cell fate decision, control of the number of formed megaspore mother cells and initiation of megagametogenesis are still far from clear. This project intends to reveal the biological functions of three transcription factors STF1/2/3, which are the only gene family known to date specifically or preferentially expressed in the somatic cells adjacent to the megaspore mother cells in the L2 layer. We will apply different gene silencing techniques, such as artificial microRNA, CREST and CRISPR/Cas9 to uncover the roles of STF1/2/3 in female gametophyte development. Yeast two hybridization, Co-IP/MS analysis and comparative transcriptome study, induced transient expression system and chromatin immunoprecipitation - sequencing technologies will be used to screen STF1/2/3 interactive proteins and downstream genes. We aimed to construct STF1/2/3 dependent-signaling networks and reveal the molecular mechanism underlying STF1/2/3 mediated somatic cells control of female gametophyte development. Our finding will shed light on the study of germ cell fate decision, gametes initiation and somatic cell-germ cell interactions.

雌配子体提供了双受精的场所，雌配子体正常发育是有性生殖能否顺利进行的前提条件。但在雌配子体发育早期，大孢子母细胞命运如何决定、大孢子母细胞发生数目如何调控、雌配子发生如何起始的分子机理还很不清楚。本项目拟研究的三个转录因子STF1/2/3，是目前唯一所知在紧邻大孢子母细胞的L2层体细胞中特异/优势表达的基因。我们将应用人工microRNA、CREST和CRISPR/Cas9等多种基因沉默技术研究STF1/2/3的生物学功能；并通过酵母双杂交、免疫共沉淀和蛋白质谱技术，以及比较转录组学、瞬时诱导表达和染色质免疫沉淀-测序技术等多种手段筛选STF1/2/3互作蛋白及下游基因，构建STF1/2/3信号调控网络，阐释STF1/2/3介导的体细胞调控雌配子体发育早期事件的分子机理，为解答有性生殖过程中原始生殖细胞命运的决定、配子的发生以及体细胞与生殖细胞互作等关键科学问题，提供重要参考和理论依据。

雌配子体提供了双受精的场所，雌配子体正常发育是有性生殖能否顺利进行的前提条件。但是，在雌配子体发育的早期，大孢子母细胞命运如何决定、大孢子母细胞发生的数目如何调控、雌配子发生如何起始的分子机理还很不清楚。本项目综合利用细胞生物学、分子生物学、生物化学和遗传学的手段，研究了三个转录因子STF1/2/3的时空表达模式，发现三个转录因子STF1/2/3在大孢子母细胞周围的L2层体细胞中特异表达。我们应用人工microRNA、CREST嵌合抑制子和CRISPR/Cas9基因定点编辑等多种基因沉默技术研究STF1/2/3的生物学功能，证明STF1/2/3在大孢子母细胞的特化过程中发挥重要作用；并且通过比较转录组学和染色质免疫沉淀-测序技术筛选到STF1/2/3下游调控基因GAT16，构建了STF1/2/3信号调控网络，阐释STF1/2/3信号通路介导的体细胞调控植物雌配子体发育早期事件的分子机理，为解答有性生殖过程中原始生殖细胞命运的决定、配子的发生以及体细胞与生殖细胞互作等关键科学问题，提供了重要的参考和理论依据。本项目原目标，全部完成，共发表SCI 收录论文10篇，其中第一标注SCI论文2篇，包括PNAS 1篇, Molecular Plant 1篇, 第二标注SCI论文5篇，包括Current Biology 1篇, New Phytlogist 1篇, Molecular Plant 1篇, Tropical Plant Biology 2篇, 第三标注SCI论文3篇，包括BMC Genomics 1篇，Frontiers in Plant Science 1篇, International Journal of Genomics 1篇; 第二标注核心期刊论文1篇; 参加国际和国内学术会议专题报告2次，邀请国外专家来访2次。