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雌雄花序和小花的正常发育决定着玉米籽粒产量潜能,解析花序和小花发育的调控机制对提高玉米籽粒产量具有重要意义。本研究以玉米growth-regulating factor(GRF)-interacting factor1(gif1)突变体为材料,比较分析gif1突变体和野生型雌花序在植物学形态和细胞学上的差异;通过免疫沉淀实验和和质谱串联分析测序,鉴定GIF1互作蛋白;通过转录组比较分析和染色质免疫共沉淀测序(chromatin immunoprecipitation sequencing,ChIP-seq)分析,鉴定Gif1直接调控基因和调控途径,揭示了Gif1调控玉米雌花序和小花发育的部分分子机理。主要研究结果如下:1、gif1突变影响花序形态建成和花器官发育通过体视显微镜和扫描电镜,比较野生型和gif1突变体雌花序和小花发育进程,发现野生型雌花序的成对小穗排列有序、无分支,而gif1雌花序则表现出两种极端表型:高度分支的花序或裸露无分支的花序。gif1突变体小花雄蕊原基发育未被抑制,心皮原基心皮原基发育异常,花丝发育异常,胚珠原基增大,珠心裸露。2、GIF1过表达能遗传补偿gif1突变体表型通过将Ubi启动子驱动的GIF1-GFP融合蛋白导入玉米C01系中,创建了5个Ubipro::GIF1-GFP转基因系,分别命名为OE1-5。与gif1突变体相比,过表达GIF1-GFP的转基因株系具有正常的株高和穗位高,叶片更宽更大。将OE2与+/gif1杂合子杂交,根据基因型选择同时是纯合gif1/gif1基因型和过表达GIF1-GFP基因型的遗传互补植株,称为gif1gif1/OE2。所有gif1gif1/OE2植株都具有正常的植物形态和花序结构,并且雌性和雄性小花均发育正常且可育,表明Gif1基因过表达能够遗传补偿gif1突变体的缺陷表型。3、GIF1互作蛋白参与广泛生物过程以OE2过表达转基因家系中未成熟雌花序为材料,采用免疫沉淀(Immunoprecipitation,IP)和质谱串联分析测序的方法,检测到在3次生物学重复中,共有GIF1的互作蛋白56个,显示GIF1互作蛋白参与花序发育、激素生物合成、染色质重塑、信号传导、蛋白质生物合成和降解、代谢和DNA复制等生物过程。其中检测有一种在油菜素类固醇(Brassinosteroid,BR)生物合成中的蛋白质Nana Plant2(NA2)(Best et al 2016)与GIF1相互作用,采用荧光素酶互补成像(LCI)在烟草中验证了NA2-GIF1相互作用,证明了GIF1影响激素合成过程来调节雌花序发育。综上,GIF1的互作蛋白参与了广泛的生物过程。4、GIF1直接结合花序发育关键基因以OE2过表达转基因家系的未成熟雌花序为材料,采用染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)的方法,在3次生物学重复中共鉴定出11683个峰和1832个基因,其中,1982个峰和540个基因在2次重复中被检测到。结合转录组测序(RNA-seq)数据,共鉴定到GIF1靶标基因177个,其中,相对于野生型,共有84个(47.5%)基因在gif1突变体中下调表达,93个(52.5%)基因上调表达。值得一提的是花序发育关键基因RAMOSA2和CLE4a为GIF1的直接靶标基因。因此,我们推测Gif1是花序分生组织、小穗对分生组织和心皮边缘分生组织发育所必需的基因。