CUFs调控叶卷曲和花茎向重性弯曲的分子机理研究

叶是植物的基本营养器官，其生长发育是植物形态建成的主要组成部分，是影响经济产量的重要因素。我们从拟南芥激活标签突变体库中筛选到叶发育异常的显性突变体cuf1-1D，它的叶明显横向下卷。将CUF1基因克隆后，发现其编码一个功能未知的、具有锌指结构的转录因子。CUF1与该亚族另外两个成员的三突变体除具有叶纵向下卷突变表型外，其花茎的向重性弯曲也严重缺陷。我们拟利用组织化学的方法解析其叶卷曲和向重性弯曲缺陷的细胞学原因。同时利用Microarray 和染色质免疫共沉淀等方法鉴定受CUFs调控的基因及其可能的信号途径，并探讨激素和其调控网路的关系，以期了解CUFs在控制叶发育和向重性弯曲过程中的分子机制。

生长素是一种重要的植物激素，调控了植物器官的形态建成和向性反应。然而目前人们对植物如何调控生长素在器官中的分布仍认识不多。我们从拟南芥激活标签突变体库中筛选到一个叶小且明显横向下卷的半显性突变体curly folia1-D (cuf1-D)。将CUF1基因克隆后，发现该突变体表型是由一个编码具有锌指结构的转录因子的基因CUF1/IDD14上调表达所致，从而突变体被重新命名为idd14-1D。序列比对分析表明，拟南芥基因组有2个高度同源基因，IDD15/SGR5和IDD16，构成一个IDDs的亚家族。我们对功能获得型突变体idd14-1D及这三个基因功能缺陷突变体展开研究，结果显示这三个转录因子协同调控拟南芥花茎向重性反应和侧生器官的形态建成，如叶型、花序形态及花器官发育等。进一步的研究表明该IDDs亚家族成员可结合到YUCCA5 (YUC5)、TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASE of ARABIDOPSIS1 (TAA1)和PIN-FORMED1 (PIN1)的启动子区，促进生长素的合成与运输，进而调控生长素在植物器官内的梯度分布。并且在IDDs功能获得或缺陷突变体中分别突变或超表达YUC基因至少能部分恢复这些突变体器官发育和向重性缺陷的表型。以上结果表明，一个IDDs亚家族通过直接调控生长素的合成与运输，控制了植物器官的形态建成和向重性反应。