玉米转录共激活因子基因ZmGif2和ZmGif3的功能鉴定及调控机理解析

GRF-INTERACTING FACTOR(GIF) play an important role in the process of cell proliferation in lateral organs and form functional complex as cotranscription activating factors with GROWTH REGULATING FACTOR(GRF), but the relationships research with maize growth and development have been in its infancy.The biological functions of ZmGif2 and ZmGif3 will be dissected through genetic transformation and genetic analysis of transgenic offspring in this research of maize.Tissue expression region is verified through RNA in situ hybridization, protein interactions of ZmGif2 and ZmGif3 are proved in using yeast double hybrid technology, and through the ChIP-seq and gel block reveal ZmGif2 and ZmGif3 and their interactions cis-element of specific binding protein. Based on the above research, combining the transcriptome comparison analysis, regulation pathways of ZmGif2 and ZmGif3 are to be explicit in order to clarify the gene function and molecular regulation mechanism of inflorescence, leaf organs and so on in maize.

GRF-INTERACTING FACTOR(GIF)是一类共转录激活因子，与植物生长调节基因GROWTH REGULATING FACTOR（GRF）转录因子形成功能复合体，在侧生器官的细胞增殖等过程中起重要作用，但是与玉米生长发育的关系研究处于起步阶段。本申请项目以我国第一大粮食作物玉米为研究对象，拟通过玉米遗传转化及转基因后代遗传分析解析ZmGif2和ZmGif3的生物学功能；采用RNA原位杂交探明ZmGif2和ZmGif3表达的组织区域；利用酵母双杂等技术探明ZmGif2和ZmGif3的互作蛋白，并通过ChIP-seq和凝胶阻滞揭示ZmGif2和ZmGif3及其互作蛋白特异性结合的顺式元件。基于以上研究，结合转录组比较分析，明确ZmGif2和ZmGif3的调控途径，以期阐明ZmGif2和ZmGif3的基因功能及其调控玉米花序、叶片等器官建成的分子机理。

正常的器官形态建成对作物产量、品质形成等至关重要且受很多调节因子的影响，GRF-INTERACTING FACTOR(GIF)与植物生长调节基因（GROWTH REGULATING FACTOR）GRF转录因子形成功能复合体，参与调控植物不同器官的生长发育和代谢途径。.本项目通过对玉米GIFs基因家族的功能、基因表达及调控网络等内容的研究，初步阐明：.（1）玉米GIFs调控玉米雌雄穗的发育，ZmGIF2和ZmGIF3基因影响雄穗分支分生组织（BM）的确定性（determinacy）；影响雌穗小穗对分生组织（SPM）产生小穗分生组织（SM）的发育，失去对SM确定性的控制；调控雌穗的发育停留在SPM阶段，影响正常的SM、FM的分化、SPM的身份（identity）和确定性。.（2）同源性分析说明ZmGIFs基因之间可能存在基因功能冗余。.（3）玉米GIF2基因在野生型和gif1突变体中的叶片、茎、5mm雄穗表达量较高， GIF4基因具有同样的表达趋势，且在雌穗中也具有较高表达量，在苗期地下组织中也具有稍高的表达量。.（4）GIF2基因在SAM的叶片顶端具有表达，GIF3和GIF4在分生组织中表达模式相似，均在叶原基及叶片中得到积累，在雌穗IM、SPM、SM中也有积累，与GIF1、GIF2相比，GIF3和GIF4均会在叶片的维管组织中具有信号积累，GIF3及GIF4在苗期地下部分表达量高是和维管组织中信号积累相呼应。.（5）GIF与GRF互作的确是由于SSXT结构域的存在而形成，GIFs与GRF存在着多种形式的互作，从而调控玉米表现株高、叶片、雌雄穗等多种表型，体现基因对表型调控的多效性。.玉米GIF基因的生物功能以及对其调控网络进行研究，可以丰富对玉米发育生物学基础的认识，进而可以为玉米育种的改良工作提供重要的基因资源和理论指导，在玉米器官发育方面的相关研究具有重要的理论意义和实际应用价值。