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植物的根系是维持植物发育的重要器官,可以固着和支撑植株,同时可以吸收土壤中水分和养分,并将它们运到地上的组织和器官中。大量的侧根不仅能增强根系的附着能力以及对水分和营养的吸收能力,还能对土壤中的各种环境信号产生响应,从而影响植物的生长发育。因此,研究侧根发育和信号调控机制具有重要意义。研究发现,侧根的发育过程主要受生长素的调节,其它激素如乙烯和细胞分裂素也可以通过影响生长素信号,进而参与侧根生长发育的调控。目前对侧根的生长发育研究比较清楚的信号调控途径是IAA14-ARF7/ARF19-LBDs信号传导途径,但影响侧根发育的其它因子目前了解的并不多。因此,鉴定影响侧根发育的调控因子,对进一步阐明侧根的分子调控机制具有十分重要的意义。DOF(DNA-BANDING WITH ONE ZINC FINGER)是植物转录因子中一个非常重要的蛋白家族。这些蛋白质由200-400个氨基酸组成。在大多数双子叶植物如拟南芥,大豆,烟草,南瓜和单子叶植物如玉米,大麦,小麦和水稻中发现DOF蛋白编码基因。最近的研究表明,DOF转录因子家族在响应光信号,植物激素,防御反应,种子萌发以及生长和发育中起重要作用。本论文以模式植物拟南芥为研究对象,以参与侧根发生的重要调控因子LBD18为饵蛋白进行酵母双杂交的筛选,希望能找到新的影响侧根发育的调控因子,进而深入研究其调控侧根发育的分子机理。在此,我们筛选到DOF家族的转录因子DOFL1与LBD18有强互作。本文主要运用细胞生物学,分子生物学,生理学和遗传学等方法和技术。深入研究了DOFL1参与调控侧根发育的分子机理,并取得了以下研究成果:1、通过对DOFL1的突变体和过表达转基因株系进行表型分析,发现突变体具有侧根原基减少、可见侧根增多及侧根总数减少的表型,过表达转基因株系具有侧根原基增多、可见侧根减少及侧根总数增多的表型。表明DOFL1促进拟南芥侧根的发生。2、为了进一步研究DOFL1影响侧根的发育机制,我们检测了DOFL1的表达模式及其编码蛋白的亚细胞定位。发现DOFL1主要在拟南芥的根和叶中表达,在根中主要在中柱鞘中及侧根发育的不同阶段表达,在叶中主要在维管束中表达。DOFL1蛋白的烟草瞬时转化观察发现在烟草细胞中其定位于细胞核中。3、在酵母中DOFL1与LBD18有强互作,而ARF7是LBD18的上游调控基因,那么ARF7是否会影响DOFL1的转录表达呢?通过定量分析、原生质体瞬时转化实验以及酵母单杂交实验等分析表明ARF7可以促进DOFL1的转录表达,但这种调控是间接的。4、通过q-PCR检测DOFL1过表达株系中GA TA23的表达量,发现在35S::DOFL1过表达株系中GA TA23的表达量显著上调,表明DOFL1可以促进GA TA23的转录表达,进一步通过原生质体、酵母单杂交等实验证明,DOFL1可能直接与GA TA23的启动子结合来促进其转录表达。5、通过q-PCR检测在DOFL1过表达株系中E2Fa的表达量,发现在355::DOFL1过表达株系中E2Fa的表达量明显上调,说明DOFL1可以促进E2Fa的转录表达,进一步通过原生质体、酵母单杂交等实验证明,DOFL1可能直接与E2Fa的启动子结合来促进其转录表达。本研究发现,DOF家族的转录因子DOFL1的表达受生长素的诱导,其转录表达受ARF7的间接调控,而DOFL1可以直接调控下游的GATA23和E2Fa,进而能够促进侧根的发生;同时DOFL1与LBD18具有强互作,DOFL1而LBD18对GATA23和E2Fa的调控作用也依赖于DOFL1。综上所述,本研究中我们鉴定到一个DOF家族的转录因子DOFL1,可以通过和LBD18蛋白互作,调控GATA23和E2Fa的转录表达,进而促进侧根的发生。