一个MYB蛋白FLP调控气孔发育分子机理研究

气孔是植物地上部分特化表皮结构，对植物体内、外水分和气体的交换中起着非常重要的调节作用。近几年来，气孔发育研究取得重大的成果包括调节气孔发育的多种转录因子的发现及其功能的研究。R2R3-MYB转录因子FOUR LIPS（FLP）基因突变导致保卫母细胞多次额外增殖分裂，形成气孔保卫细胞冗余，意味着细胞周期蛋白很可能是其下游的靶基因。我们发现在FLP表达的阶段人为的增加生长素水平产生和flp突变体相似的气孔异常表型；另外生长素信号转导抑制剂PCIB诱导气孔成簇，更加说明FLP调控气孔发育功能和生长素、ARF信号转导密切偶联。我们拟利用分子生物学和分析遗传学技术深入研究FLP所调控下游的细胞周期靶蛋白基因和ARF蛋白，揭示FLP与生长素对气孔发育后期细胞分裂、分化的调控机制，从而勾勒出FLP精细调控气孔发育的信号调控网络。

气孔是调节植物体内外气体交换的重要表皮结构。气孔的形成涉及到细胞命运、细胞的分化、细胞周期等多种生命进程。FOUR LIPS(FLP)编码MYB家族转录因子，在调控气孔对称分裂过程中发挥着非常重要的作用。FLP基因突变导致保卫细胞母细胞发生冗余分裂，如在flp-1突变体的子叶中大约有40%的气孔由4个挨在一起的保卫细胞组成。人们对FLP参与气孔发育的模式有一定的了解，但是对于FLP基因的上、下游基因的调控机制还不是很了解。本项目围绕着FLP的上、下游基因调控气孔发育的机制展开工作。首先，我们发现CDKB1;1和CDKA;1都是FLP下游的靶基因，FLP/MYB88蛋白可以直接和CDKB1;1、CDKA;1的启动子区域直接结合并进行负调控。在调节气孔分裂过程中，CDKA;1和CDKB1;1之间存在着功能冗余。 第二、在同时超表达的CYCA2;3和CDKB1;1过程中，我们获得了一个新的AGO1的突变体。我们发现该突变体中SLGC的冗余分裂导致叶片和下胚轴表皮产生更多的气孔。进一步的分析表明：AGO1调控气孔发育是独立于目前已知的受体-配体（TMM-ER）和BR信号调控途径，可能通过AGL16所介导的microRNA途径。第三，本项目中我们还对FLP上游的ARF家族基因在气孔发育过程中的表达模式进行详细的分析，结果发现，在19个ARF蛋白中，有8个ARF在气孔发育世系细胞中表达。第四，我们分析了PIN蛋白在气孔发育过程中的表达模式，发现有4个PIN4蛋白在气孔世系细胞中表达，对其突变体分析以后发现，pin2 pin3 pin4 pin7导致气孔产生气孔簇的结构；同时我们还发现生长素受体蛋白tir1 afb1,2,3四突变体也产生气孔簇的异常结构，明确生长素在气孔发育过程中的作用。综上所述，本项目的研究结果，初步明确了FLP调控气孔发育的基本网络途径，为了解气孔发育的对称分裂过程提供新的依据。