GhZFP与GhTCP7互作调控非洲菊花瓣伸展的机理研究

Petal is one of the most important characters in quality formation of ornamental flowers. Petal expansion is pivotal in petal morphogenesis but its molecular regulation mechanism is still unclear. In previous work, we have identified and functionally characterized an important transcription factor GhZFP in Gerbera petal expansion. Using cDNA library, a putative transcription factor GhTCP7 that interacted with GhZFP was obtained. In this proposal we will focus on the interaction mechanism between GhZFP and GhTCP7 in Gerbera petal expansion. Firstly, BiFC (bimolecular fluorescence complementation) and CoIP (Co-Immunoprecipitation) experiments will be employed to verify the interaction between GhZFP and GhTCP7. Secondly, analyses of gene expression pattern, subcelluar location, transcriptional activity, and transgenic petal (gain/loss-of-function of GhTCP7 gene) size phenotype will be performed to elucidate the biological functions of GhTCP7 by comparing with that in GhZFP. Finally, downstream genes of GhTCP7 shared with GhZFP will be screened out and target genes of GhTCP7 and/or GhZFP will be characterized to clarify transcription regulation pattern. This research will contribute to identification of new gene for petal expansion and reveal the molecular regulation network between GhZFP and GhTCP7 on petal morphogenesis.

花瓣的形态建成对园艺花卉的观赏品质的形成具有重要的贡献，阐明其分子调控机理具有重要的科学意义及潜在的应用价值。本项目前期已经鉴定得到一个调控非洲菊花瓣伸展的锌指蛋白类转录因子GhZFP，利用GhZFP为诱饵与非洲菊cDNA文库进行酵母双杂交，初步验证了一个与GhZFP互作的转录因子GhTCP7。本申请项目拟在此基础上，1. 进一步用荧光双分子互补技术及免疫共沉淀实验验证GhZFP与GhTCP7的互作关系，并通过蛋白分段实验研究其互作模式；2. 通过表达模式、亚细胞定位、转录活性、转基因表型分析研究GhTCP7在花瓣及细胞伸展中的功能，并将其与GhZFP的功能进行比较；3. 筛选GhZFP与GhTCP7共同的下游调控基因，研究GhZFP与GhTCP7对共同下游基因的调控模式。该研究结果将对挖掘新的花瓣调控因子并阐明花瓣伸展的分子机理具有重要的意义。

花瓣大小的研究不仅是植物发育及进化学家的任务之一，也是园艺学家关注的焦点；对其调控机理的阐明具有重要的科学意义及应用价值。本项目前期鉴定得到一个调控非洲菊花瓣伸展的锌指蛋白类转录因子GhZFP（文章发表正式命名为GhWIP2），并通过酵母文库初筛获得了一个与GhZFP互作的转录因子GhTCP7。在此基础上，本项目开展了GhZFP与GhTCP7互作调控花瓣伸展的机理研究，取得了主要研究结果如下：1）利用双分子荧光互补（BIFC）、酵母双杂交（Y2H）及免疫共沉淀（CoIP）等实验证实了GhZFP与GhTCP7之间的互作；2）通过蛋白截段实验明确了GhZFP与GhTCP7互作的关键区域；3）对GhTCP7基因开展功能研究，证实了该基因作为转录负调控因子抑制花瓣伸展；4）利用RNA-seq技术筛选获得了GhZFP与GhTCP7潜在的共同下游靶基因，并对其中的GhSAUR1、GhSAUR3、GhGRAM、GhAUX22、GhIAA4、GhIAA26等6个基因进行了启动子克隆，并最终证实了GhIAA26作为二者的共同下游靶基因；5）对GhIAA26基因进行功能研究，证实了该基因参与花瓣的伸展调控。综合上述研究结果，对GhZFP与GhTCP7介导的花瓣伸展的调控模式进行了初步勾画。本项目研究结果不仅对阐明花瓣伸展的分子机理具有重要的意义，也为花卉分子育种提供了重要基因资源。