光敏色素互作因子4(HdPIF4)在异叶水蓑衣异形叶形态调控中的功能研究
批准号:
32101254
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李高洁
依托单位:
学科分类:
生理生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李高洁
中文摘要
植物叶形受环境调控而产生显著差异的现象称为“异形叶”。异形叶是水生植物适应环境的有效策略,但分子机制仍不清楚。我们前期对水/陆生境和不同光照下的异叶水蓑衣表型和基因表达进行了分析,发现光敏色素互作因子4(HdPIF4)的功能缺失会导致异形叶特性的改变,推测其可能在响应环境因子和调控异形叶形态方面起重要作用。本项目拟以异叶水蓑衣为材料,首先分析不同环境下HdPIF4的表达模式;其次,通过基因过表达和基因敲除等反向遗传学方法,结合形态解剖和生理测定,验证HdPIF4在异形叶形态调控中的功能;再利用凝胶迁移实验、染色质免疫共沉淀和转录组测序等技术,进一步验证HdPIF4对下游叶形发育的关键基因(如KNOX1)的调控。旨在阐明HdPIF4在异叶水蓑衣异形叶形态调控中的作用,揭示水生植物通过叶形变化适应生境的分子机制。
英文摘要
The phenomenon of heterophylly, differences in leaf shape regulated by the environment, is an efficient strategy for environmental adaptation in aquatic plants. However, the molecular mechanism remains unknown. We previously found that Phytochrome Interacting Factor 4 (HdPIF4) plays an important role in environmental response and regulation of heterophylly, through phenotype and expression analysis in Hygrophila difformis under different light, terrestrial or submerged conditions. We found that the features of heterophylly changed with functional deficit of HdPIF4. In this study, we will firstly use H. difformis as a model to perform gene expression analysis of HdPIF4 under different environmental conditions. Next, we will verify that the HdPIF4 gene functions in the regulation of heterophylly by reverse genetics techniques, such as gene knockout and gene overexpression, combined with morphological and physiological determination. Finally, we will study the regulation of HdPIF4 on downstream genes involved in leaf development (e.g. KNOX1) by Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA), Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) and transcriptomic sequencing. We aim to study the function of HdPIF4 in the regulation of heterophylly in H. difformis, and reveal the molecular mechanism of leaf form changes to environmental adaptation in aquatic plants.
“异形叶”是指基因型相同的植物由于环境变化导致叶形显著差异的现象。由于缺乏合适的模式植物,该调控机制目前仍不清楚。本项目以团队前期筛选的水生植物异叶水蓑衣为材料,基于已建立的稳定遗传转化体系,系统研究了Phytochrome-interacting factor 4 (PIF4)在异叶水蓑衣的异形叶发育中的功能。本项目首先对异叶水蓑衣PIF基因家族进行了全基因组水平的鉴定,共鉴定到7个PIF基因,分别是HdPIF1、HdPIF3a、HdPIF3b、HdPIF4、HdPIF7、HdPIF8a和HdPIF8b。随后通过qRT-PCR检测了水陆生境下这些基因的表达量,发现水陆环境下HdPIF4基因的表达量均最高,且在不同环境下差异表达。随后我们克隆了HdPIF4基因和启动子,通过启动子::GUS报告基因融合载体的构建和转化,发现HdPIF4基因的表达量在施加ABA时下调而在水淹环境下表达量提高。基因过表达和基因沉默等实验进一步验证了HdPIF4对下游异形叶发育相关基因KNOX1和LMI1的调控作用。以上研究揭示了PIF4在异叶水蓑衣异形叶中的功能,为后续研究提供了参考。
光敏色素互作因子4(HdPIF4)在异叶水蓑衣异形叶形态调控中的功能研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:30万元
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批准年份:2021
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负责人:李高洁
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依托单位:
国内基金
海外基金