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拟南芥表皮毛细胞是研究植物细胞发育的模式系统,近年来关于拟南芥表皮毛调控机制的研究已取得很大进展,但是对于表皮毛发育过程中关键调控基因的研究仍需进一步探究。表皮毛覆盖于植物表面,可以减少水分和热量的散失,抵御干旱、高温、紫外等不良外界环境影响。表皮毛的代谢产物不仅可以作为驱逐剂驱逐昆虫,还可广泛应用于化妆品、医药等领域。而且现有研究结果表明拟南芥表皮毛发育的机制与棉花纤维细胞等作物细胞生长发育机制有相似之处,因此对于拟南芥表皮毛细胞的研究,为棉花纤维细胞等的研究提供了重要理论基础。非生物胁迫是影响全球粮食作物产量的重要因素,对植物抗逆性的研究为解决粮食问题提供了重要的理论依据。本实验室之前的研究显示ZINC FINGER PROTEIN5基因调控拟南芥花序主茎上的表皮毛引发,对赤霉素信号作出响应,同时它还作用于GLABROUS INFLORESCENCESTEMS(GIS)、GLABROUS INFLORESCENCE STEMS 2(GIS2)、ZINC FINGER PROTEIN(ZFP8)和表皮毛引发复合物的上游,并通过直接调控ZFP8的表达来调节表皮毛发育。因此,本研究克隆了 ZINC FINGER PROTEIN 3(ZFP3)、ZINC FINGER PROTEIN 1(ZFP1)、ZINC FINGER PROTEIN 7(ZFP7)和 GLABROUS INFLORESCENCE STEMS3(GIS3)4个ZFP5的同源基因,并对它们在表皮毛发育以及非生物胁迫方面的功能进行了研究分析。主要研究成果如下:1.过表达ZFP3显著增加了茎生叶和主茎上的表皮毛数量,而zfp3突变体和RNA干扰株系显著减少了拟南芥花、分枝和茎生叶上的表皮毛数量。研究结果还显示ZFP3基因受细胞分裂素诱导,通过细胞分裂素调控表皮毛的形成和发育。同时,我们的遗传分析表明ZFP3基因作用于表皮毛引发复合物GL3和TRY的上游。除此之外,ZFP3过表达还可以显著增加拟南芥对盐胁迫和渗透胁迫的抗性,突变体则显著降低了对盐胁迫和渗透胁迫的抗性。而且ZFP3基因功能缺失突变或过量表达可以影响拟南芥中脯氨酸和叶绿素的含量,同时调控胁迫相关基因的表达。2.ZFP1过表达显著增加了拟南芥茎生叶、分枝和主茎上的表皮毛数量,zfp1突变体和RNA干扰株系显著减少了拟南芥花、茎生叶、分枝和主茎上表皮毛数量。ZFP1基因受细胞分裂素诱导,通过细胞分裂素影响表皮毛发育。我们的分子遗传实验结果表明ZFP1作用于G和TRY的上游。3.ZFP7过表达显著增加了第三茎生叶和第三分枝上表皮毛的数量,而zfp7突变体和干扰株系则显著减少了拟南芥花、第三茎生叶和第三分枝上表皮毛数量,同时zfp7突变体对细胞分裂素的响应显著低于野生型。同时ZFP7基因的过表达和突变可以影响拟南芥在盐胁迫和渗透胁迫下的响应。4.我们最新的研究结果表明外源细胞分裂素和赤霉素,能显著增加GIS3蛋白的水平,遗传生物学实验表明它对表皮毛的调控是通过影响其下游基因GIS和GIS2的表达。