柳枝稷调控SPL4参与侧芽发生的分子机制研究

The regulatory mechanism of monocotyledon bud formation is not clear, which restricts the genetic improvement and molecular breeding of most crops and economic crops. Switchgrass, belonging to the C4 perennial grass, is an important forage and concurrently crop. SPL genes, the specific target genes of microRNA156, play a multifaceted roles in regulating plant morphogenesis. Overexpressing miR156 and inhibition the expression of PvSPL4 in switchgrass can promote the bud outgrowth. On this basis, this project is mainly aimed at detecting the upstream and downstream genes directly interacting with PvSPL4 through the method of transcriptome analysis and yeast-hybrid technology and declaring function of these genes by transformation technology in vivo and molecular biology in vitro. Furthermore, we will elucidate the mechanism of PvSPL4 regulating bud formation combining the changes of endogenous phytohormones. Overall, the project will not only clarify the regulatory mechanism of monocotyledon bud formation, but also provide more target genes for molecular genetic improvements of switchgrass and other important cereal crops.

单子叶植物侧芽起始发生的调控机制，目前尚不清楚，从而制约了大多数农作物和经济作物的遗传改良和分子育种。柳枝稷（switchgrass）属多年生C4草本植物，是重要的能饲兼用作物。SPL基因是植物特异的、microRNA156的靶基因，并在调控植物形态建成方面发挥着多方面作用。本项目主要针对过量表达miR156和抑制表达PvSPL4植株产生侧芽这一现象，利用转录组学分析和酵母杂交筛库技术寻找PvSPL4上下游直接作用的基因元件，并在此基础上，通过柳枝稷高效遗传转化技术和体外分子生物学验证，解析该侧芽调控模块中核心基因元件的生物学功能，最终结合侧芽发生机制下游的激素调控网络，建立基于PvSPL4的侧芽发生调控模块。通过该项目的实施，能够深入阐明单子叶植物侧芽起始发生的调控机制，同时也为今后柳枝稷和其它重要的禾本科作物的分子遗传改良提供更多、更系统的靶标。

单子叶植物侧芽起始发生的调控机制，目前尚不清楚，从而制约了大多数农作物和经济作物的遗传改良和分子育种。柳枝稷（switchgrass）属多年生C4草本植物，是重要的能饲兼用作物。SPL基因是植物特异的、microRNA156的靶基因，并在调控植物形态建成方面发挥着多方面作用。本项目主要针对过量表达miR156和抑制表达PvSPL4植株产生侧芽这一现象，利用转录组学分析和酵母杂交筛库技术寻找到miR156的上游转录因子PvTCP以及PvSPL4下游靶基因PvCKX4，并在此基础上，通过柳枝稷高效遗传转化技术和体外分子生物学验证，解析解析了一套完整的PvTCP-miR156-PvSPL4-PvCKX4介导细胞分裂素调控柳枝稷侧芽发生的机制，并整合基因通过分子设计柳枝稷“理想株型”，获得高生物量的核心种质资源。通过该项目的实施，深入阐明了单子叶植物侧芽起始发生的调控机制，同时也为今后柳枝稷和其它重要的禾本科作物的分子遗传改良提供更多、更系统的靶标。