AtWRKY28转录因子在锯齿状缺刻叶发育及形态建成中的功能分析

Leaf has been suggested to play important roles in plant Photosynthesis. In present study, we found that there is serrate leaf and the SERRATE gene is enhanced in the AtWRKY28-transgenic overexpressing lines by real-time PCR,at the same time, SERRATE gene mutants and the AtWRKY28-transgenic overexpressing lines have the similar leaf shape.Therefore, we plan to investigate the action of AtWRKY28 in plant leaf development by transgenic technology, bioinformation, scanning electron,EMSA, ChIP and BiFC .The research will provide us with valuable information about the mechanism of the plant development and provide more theoretics for crops breeding.

叶片是植物光合作用的器官，其形态特征对作物的产量及抗逆发挥十分关键的作用。我们前期的研究发现，AtWRKY28转录因子转基因过量表达拟南芥株系出现了明显的锯齿状缺刻叶，序列分析、SERRATE基因突变体及real-time PCR等实验暗示AtWRKY28转录因子调控了SERRATE基因的表达。为此，我们拟对AtWRKY28过量表达、抑制表达、SERRATE突变体及其杂交后代，从植株、器官及组织细胞水平进行表型分析，研究锯齿缺刻叶形成中AtWRKY28转录因子对SERRATE基因的表达调控。通过生物信息学分析、蛋白迁移率（EMSA）、染色质免疫共沉淀（ChIP）、双分子荧光互补(BiFC)、real-time PCR等实验揭示锯齿缺刻叶形成的分子机制。从一个新的角度为构建叶片发育及形态建成网络提供有价值的信息，为作物叶片遗传改良提供理论指导，同时为培育高产、抗逆农作物新品种提供新的线索。

叶片是植物进行光合作用的重要器官，叶片正常形态和发育直接影响光合产物的产量，最终影响农作物的产量。项目对模式植物拟南芥AtWRKY28转录因子展开了以下几个方面的研究：1）分析AtWRKY28转录因子亚细胞定位及表达模式，发现其定位于细胞核，ＧＵＳ染色分析在叶片高表达，受到多种植物激素ABA、JA、SA及H2O2、伤诱导、Botrytis cinerea、 Alternaria brassicicola 、Pseudomonas syringae等生物及非生物诱导上调表达。2）分析了AtWRKY28转录因子转基因高表达、反义抑制表达、SERRATE基因突变体及其杂交后代外观表型，并且通过扫描电镜分析种子胚胎、叶原基及叶原基至成熟叶片各个不同阶段组织细胞的差异，发现高表达、反义抑制表达、SERRATE基因突变体种子胚胎、叶原基及叶原基至成熟叶片各个不同阶段组织细胞的扫描电镜未发现明显区别，而高表达和SERRATE基因突变体及其杂交后代植株叶片出现锯齿状缺刻，说明AtWRKY28转录因子主要是在后期对叶缘形态建成发挥负调控的功能。3）通过生物信息学分析、real-time PCR、EMSA、ChIP、双分子荧光互补技术进一步解析AtWRKY28转录因子对SERRATE基因的调控位点，明确了AtWRKY28转录因子对SERRATE基因的表达调控是通过结合SERRATE基因启动子区域-646bp位置而实现其生物学功能。项目研究共发表论文12篇，其中SCI论文3篇，申请发明专利1项，获得授权1项；从锯齿缺刻叶形成的角度出发加深了对植物叶片发育及形态建成分子机制的理解，为作物叶片形态遗传改良提供了一定的参考价值。