转录抑制子AtOFP1调控拟南芥器官形态发生的机制

AtOFP1 is a member of the Arabidopsis thaliana Ovate Family Proteins (AtOFPs), a previously uncharacterized transcription factor family found exclusively in plants. AtOFP1 controls multiple aspects of plant growth and development. Despite recent progresses, the molecular function of AtOFP1 is still poorly understood. We have previously identified more than 100 genes whose expression is suppressed by AtOFP1. Because AtOFP1 does not possess an apparent DNA binding domain, it is likely it may interact with other transcription factors to form a protein complex to control the expression of its target genes. In order to investigate the mechanism involved in the regulation of plant growth and development by AtOFP1, we propose to identify AtOFP1's primary target genes, to validate AtOFP1's interacting partners and to elucidate the biological significance of their interactions with AtOFP1 by taking molecular, biochemical, genetic and bioinformatics approaches. The proposed research will provide insights into the mechanism underlying plant organ shaping and information gained may lead to improvement of crop quality through genetic modification.

AtOFP1是拟南芥卵形蛋白家族（AtOFPs）的一员，可以从多方面调控植物器官的形态发生，但其作用机理并不清楚。我们前期的研究工作已证明AtOFP1是转录抑制子，并通过微点阵数据分析发现了129个基因的表达受AtOFP1的调控。但由于AtOFP1本身没有明显的DNA结合域，其对基因的表达调控需要通过与具有DNA结合域的蛋白结合而实现，而一些研究结果也已表明AtOFP1能够和其它转录因子结合。本研究将以上述研究结果为基础，综合运用分子生物学、遗传学、生物信息学等多学科技术与方法，鉴定AtOFP1的直接靶基因，研究其对拟南芥器官形态发生的影响，并分析AtOFP1如何通过和其它转录因子结合而调控其靶基因的表达，从而深入探究AtOFP1调控拟南芥器官形态发生的机理，揭示植物重要器官和性状形成的调控机制，为进一步通过基因改良的方法进行农作物的遗传改良提供理论基础。

AtOFPs是一类新的转录调控因子。AtOFP1作为其中的成员，已被证明作为转录抑制子发挥作用，该蛋白可以从多方面调控植物器官的形态发生，但其作用机理并不清楚。由于AtOFP1本身没有明显的DNA结合域，其对基因的表达调控需要通过与具有DNA结合域的蛋白结合而实现。因此，本项目以在微点阵数据鉴定出的受AtOFP1调控的129个AtOFP1候选靶基因的基础上，利用已构建的35S:HA-OFP1转基因植物为材料，通过ChIP 技术鉴定出AtOFP1的直接靶基因。通过生物信息学软件和数据库，分析受AtOFP1调控基因的生物学功能特征，找出可能与器官形态发生相关的基因；CHIP-seq数据分析得到的3个Motif， 其中前两种基序在花器官相关基因FLC、SOC1、AP1中有所报道，预示着OFP1可能参与花期调控途径，我们深入探究了靶基因对植物器官形态发生的影响及可能的机制 。另一方面，通过表型观察，以及组织特异性表达分析，选择BLH3、 ATH1 和KNAT5作为AtOFP1潜在的互作蛋白，进一步通过酵母双杂交和BIFC验证其互作关系，以及确定形成转录复合体对植物体的生长发育在功能上发挥的作用。我们发现AtOFP1-AtATH1参与调控AtGA20ox1与FLC；AtOFP1-AtBLH3蛋白复合体对拟南芥从营养生长向生殖生长转化过程中起重要调控作用；拟南芥OFP1与 KNAT5蛋白也具有互作关系。本研究工作为进一步通过基因改良的方法进行农作物的遗传改良提供理论基础。