拟南芥锌指蛋白通过植物激素控制根毛细胞形成的分子机制

根毛是根系功能区段生理活性界面的重要组成部分，是植物吸收水分、养分的主要功能器官，同时根毛细胞也是研究细胞命运决定及分化机制的模式细胞。根毛的存在增加了根的吸收面积，根毛分泌物质不仅能帮助植物吸收养分，而且可减少土壤病菌对植物的危害，大量的根毛是植物吸收水分和养分的关键，是提高作物产量的基础。因此，研究植物根毛细胞的分化和发育机制，具有重要的学术意义和经济应用价值。本申请项目将以我们最近从拟南芥中克隆得到的在根中表达、通过细胞分裂素控制根毛形成的C2H2锌指蛋白基因RHF为对象，通过遗传互补、构建双突变体、DEX-诱导转基因载体、染色体免疫共沉淀等先进分子生物学技术，研究RHF基因的功能、对激素信号的响应模式及其直接的作用靶点，阐明RHF基因通过植物激素调节控制根毛细胞形成的分子机制。

根毛是根系功能区段生理活性界面的重要组成部分，是植物吸收水分、营养物质以及固定植株的主要器官，同时根毛细胞也是研究细胞命运决定及分化机制的模式系统。根毛的存在增加了根的吸收面积，根毛分泌物质不仅能帮助植物吸收养分，而且可减少土壤病菌对植物的危害，大量的根毛是植物生存的有力保障，是提高作物产量的基础。因此，研究植物根毛细胞的分化和发育机制，具有重要的学术意义和经济应用价值。本申请项目将以我们最近从拟南芥中克隆得到的在根中表达、通过细胞分裂素控制根毛形成的C2H2锌指蛋白基因RHF（ZFP5）为对象，通过遗传互补、构建双突变体、DEX-诱导转基因载体、染色体免疫共沉淀等技术，研究RHF基因的功能、对激素信号的响应模式及其直接的作用靶点，阐明RHF基因通过植物激素调节控制根毛细胞形成的分子机制。. 本项目的完成情况：我们成功克隆了拟南芥锌指蛋白基因RHF(发表论文中被命名为ZFP5)，研究结果揭示了ZFP5基因通过细胞分裂素信号途径，直接调控CPC基因的表达，从而控制根毛细胞的形成的新机制，此研究结果已发表在《Plant Journal》期刊上，这是植物中锌指蛋白参与调控植物根毛细胞形成的首次报道。同时，我们还发现ZFP5通过赤霉素和细胞分裂素控制表皮毛的发育，ZFP5基因作用于GIS，GIS2，ZFP8基因的上游，通过直接调控ZFP8基因从而控制表皮毛细胞的形成，相关研究成果发表在《Plant Physiology》和《Plant Signaling & Behavior》上。另外，我们还发现了ZFP5基因的同源基因GIS 通过赤霉素调控表明细胞分支形成的新机制，相关成果发表在《Plant & Cell Physiology》上。此项目关于植物根毛和表皮毛形成的分子作用机理研究，有利于巩固我们在植物表皮毛及根毛细胞形成研究领域的优势地位，而且ZFP5这个控制根毛细胞形成的关键基因的克隆和功能验证，可以为改良作物根系的分布系统，提高根系吸收养分和水分的效率，提高作物产量和分子育种，提供重要的基因资源，为培育高效吸收养分和水分的作物新品种，打下坚实的科学基础。本项目全面完成了课题的所有目标和任务，揭示了ZFP5通过整合激素信号控制拟南芥根毛和表皮毛细胞发育的分子作用机制，在国际刊物发表论文6篇，超额完成了本项目2-3篇论文的考核指标。