单一重复R3 MYB转录因子对拟南芥表皮毛和根毛细胞发生的调控

拟南芥表皮毛和根毛的发生受到几种不同的转录因子的协同调控，TTG、 GL1或WER和GL3或EGL3形成一个转录激活复合体，调控GL2和单一重复R3 MYB基因的表达，GL2促进表皮毛细胞或非根毛细胞的发生，而单一重复R3 MYB转录因子通过阻断转录激活复合体的形成起反馈抑制作用。但申请者的研究成果表明，单一重复R3 MYB转录因子调控表皮毛和根毛发生的机制并非如此简单。本项目拟在已有研究基础上，综合利用遗传学、分子生物学和生物信息学等学科的研究技术和方法，从以下方面进行深入研究：单一重复R3 MYB转录因子调控的表皮毛和根毛的发生和其上游的转录因子之间的关系，单一重复R3 MYB转录因子诱导的基因表达，以及调控单一重复R3 MYB基因表达的调控因子等。研究结果将丰富现有的表皮毛和根毛发生调控的基础知识，修正、补充现有的关于不同转录因子协调控制表皮毛和根毛发生的调控模型，甚至提出新的模型。

大量的研究表明，拟南芥表皮毛和根毛细胞的发生受到几类不同转录因子的协同调控。WD40重复蛋白TTG1、R2R3 MYB转录因子GL1或WER，以及bHLH转录因子GL3或EGL3形成一个MBW（MYB-bHLH-WD）转录符合体，激活GL2 的表达，从而促进表皮毛细胞和非根毛细胞的发生。这一MBW转录激活复合体同时也能够激活部分单一重复R3 MYB基因的表达，而单一重复R3 MYB转录因子通过和GL1或WER竞争结合GL3或EGL3阻断MBW转录激活复合体的形成，从而起反馈抑制作用。本项目的目的就是在申请者一些前期研究成果的基础上进一步解析单一重复R3 MYB转录因子调控表皮毛和根毛发生的机制。通过本项目的研究，我们发现：① R3 MYB转录因子TCL2对表皮毛细胞发生的调控机制和TCL1类似，也是通过抑制GL1的表达及阻断MBW复合体的形成起作用；② R3 MYB转录因子 [D/E]LX2[R/K]X3LX6LX3R保守结构域中的一些保守氨基酸的改变并不影响其与GL3或EGL3的结合，以及其对表皮毛细胞发生的抑制作用；③ GL1转录因子的R3结构域中 [D/E]LX2[R/K]X3LX6LX3R保守结构域中氨基酸S92F的替换也没有影响其与GL3或EGL3的结合，但其对GL2及一些R3 MYB转录因子基因的激活作用丧失；④ 水稻表皮毛和根毛细胞发生调控的机制可能和拟南芥的不同，而R3 MYB转录因子在水稻中可能并不参与调控表皮毛和根毛细胞的发生；⑤ 除了调控表皮毛和根毛细胞的发生，GL2也可以通过调控MBW转录复合体中一些组件基因的表达调控花色素苷的发生。部分研究结果已发表在Frontiers in Plant Science、BMC Plant Biology和Plant Journal等杂志上。另外有2篇文章已分别被Scientific Reports和Plant, Cell & Environment接收。