黄花蒿(Artemisia annua L.)是菊科一年生草本植物,富含多种次生代谢产物,包括倍半萜、单萜、三萜等,其中青蒿素(Artemisinin,AN)是一种具有过氧化物桥的倍半萜烯内酯,在治疗恶性疟原虫方面有独特的疗效。已知青蒿素主要储存于黄花蒿的叶片或花蕾的分泌型腺毛中。分泌型腺毛由十个细胞组成,包括一对基细胞、一对茎细胞、三对分泌型细胞。青蒿素生物合成途径基因ADS、CYP71AV1、DBR2和ALDH1均在分泌型腺毛中表达。腺毛的生长发育直接影响青蒿素的产量,因此,从分子层面研究腺毛发育机理和代谢特征,对提高黄花蒿植株中青蒿素的含量具有重要的研究意义。植物的开花基因LEAFY(LFY)是一类与生长发育相关的转录因子,负责调控植物胚胎期及营养生殖期植株和生殖期花的形成与发育总过程。有文献报道,在模式植物拟南芥中过表达菊花的LFY基因后,植物腺毛受到效果显著的抑制作用,这为我们研究转录因子调控菊属黄花蒿的腺毛发育提供了新的思路和研究方向。本论文克隆了黄花蒿LFY(AaFL)基因,并深入研究了该基因的功能。首先,在黄花蒿转录组文库中根据菊花LFY(CmFL)序列筛选并克隆出同源基因AaFL,对该基因进行了生物信息分析、基因特征和表达特征分析;并通过亚细胞定位实验,证明AaFL蛋白定位表达于细胞核中,与转录因子定位特征一致。其次,为了验证AaFL基因的生物学功能,实验构建了AaFL过表达拟南芥植株,在模式植物拟南芥中初步研究发现了AaFL基因具有调控腺毛发育和生物量的功能。以此为基础,继续进行了AaFL基因的黄花蒿体内功能研究:在黄花蒿中过表达该基因后,黄花蒿腺毛密度减少,黄花蒿腺毛发育相关的基因表达量下调,青蒿素合成途径基因的表达量降低,表明该转录因子负调控腺毛的发育,也在基因层面负调控青蒿素的生物合成。综上所述,本论文初步证实了AaFL转录因子在黄花蒿腺毛的发育过程的负调控作用,为黄花蒿腺毛发育的转录因子网络开辟了新的研究方向。课题组将不断完善分子机理研究,使转录因子调控黄花蒿腺毛发育机制网络更加清晰。