青杄HAP转录因子参与花粉管发育的作用机制及分子调控机理

Plant sexual reproduction is one of the key processes during life history in higher plants. Among them, pollen germination and pollen tube growth are vital to double fertilization. However, relatively little is known about the biological function of HAP complex in plants compared with its role in yeast and mammals. In the project, we are going to investigate the role and function of HAP transcription factors in plant sex reproduction process from the molecuar and cellular levels using in vitro culture of pollen,microprojectile bombardment,RNA interference technique in combination with confocal laser scanning microscopy and screen the target genes based on the yeast one-hybrid and ChIP technique. The results would be of importance for researchers to understand the role and function of HAP family transcription factors and the molecuar mechanisms of HAP invovled in plant sex reproduction process.

有性生殖是高等植物生活史中的一个重要环节。其中，花粉萌发和花粉管极性生长是实现受精作用的关键，直接关系到受精过程能否顺利完成，然而目前对其发育与受精的分子机理尚不清楚。在本项目中，我们关注植物中研究较少、功能尚不清楚的HAP转录因子，以我国重要的特色树种-青杄为试材，利用花粉体外培养、基因枪瞬时转化、RNA interference等技术，结合激光共聚焦扫描显微镜观察，从分子、细胞等水平研究HAP转录因子在花粉萌发和花粉管发育过程中的作用和功能；利用酵母单杂交、染色质免疫共沉淀技术结合Pulldown等蛋白互作研究手段，筛选HAP3和HAP5亚基调控的下游靶基因及其作用的分子机制等，为揭示HAP家族转录因子在植物体内的功能及其参与的植物有性生殖过程的转录调控网络提供重要基础。

本项目以我国特有树种-青杄为试材，利用花粉体外培养、基因枪瞬时转化、RNA interference等技术，结合激光共聚焦扫描显微镜观察，从分子、细胞等水平研究HAP（NF-Y）转录因子在花粉萌发和花粉管发育过程中的作用及在抗逆中的功能；利用酵母单杂交结合Pulldown等蛋白互作研究手段，筛选HAP3和HAP5亚基调控的下游靶基因及其作用的分子机制等。项目主要阐明了HAP3和5在花粉管发育及抗逆中的功能及分子机制，并筛选验证了其下游调控靶基因，建立了一套适合针叶树种花粉体外转化研究基因功能的技术体系。发现NF-YB3亚基参与开花过程的调控并参与了植物响应逆境胁迫过程，HAP5亚基参与了花粉管发育过程中的定向调控，FKBP12与HAP5互作协同参与了该过程，HAP5同时参与了植物响应逆境胁迫过程。研究结果明确了NF-Y转录因子基因家族成员，不但参与了植物生殖发育过程包括影响开花时期及花粉管定向发育，同时参与了植物应对逆境胁迫如干旱、盐胁迫等过程，提高了植物在该逆境胁迫下的抗逆能力。研究结果对于解决提高针叶树种有性生殖能力、揭示其生殖机理具有重要参考价值，同时对于提高植物抗逆能力提供重要参考价值基因。