转录因子BZR1在植物激素油菜素甾醇(BR)信号通路中处于中枢位置,其下游靶基因的鉴定和功能分析对于进一步研究BR信号通路以及BR信号通路与其他激素信号通路的Cross-talk至关重要。QQ1(功能未知,暂时命名为QQ1)是BZR1的靶基因,属于bHLH(basic helix-loop-helix)转录因子家族,含有此结构域的转录因子通常与自身形成同源二聚体,或与其他bHLH转录因子形成异源二聚体,进而对靶基因的转录调控发挥作用。因此,本研究通过对拟南芥QQ1以及QQ1的同源基因QQ2(功能未知,暂时命名为QQ2)进行研究来阐述此靶基因的功能,为其可能在BR信号通路中的作用奠定基础。本研究对QQ1和QQ2基因的特性和功能进行分析,获得结果如下:(1)QQ1和QQ2的生物信息学分析结果显示,QQ1和QQ2的氨基酸序列有54%的相似性,都含有HLH结构域,保守性高且保守位点基本相同;同时,QQ1和QQ2均属于非典型的bHLH转录因子。(2)构建了QQ1和QQ2的启动子序列与GUS基因的融合表达载体并转化拟南芥。组织化学染色结果表明,QQ1在花(特别是花瓣与花萼)和较成熟的角果皮中大量表达,在子叶的叶片顶端区、莲座叶和腋叶的水孔处有少量表达;QQ2在幼苗期的根、叶柄和叶片的维管束部位有表达,在花瓣、花萼和雄蕊的维管束以及角果皮中有不同程度的表达。(3)亚细胞定位结果表明,QQ1和QQ2均定位于细胞核。(4)酵母双杂交实验表明,QQ1能与PRE1相互作用,不能与自身以及QQ2相互作用;QQ2并不能与PRE1相互作用。(5)构建了35S::QQ1-YFP和35S::QQ2-YFP过表达载体并转化拟南芥。35S::QQ1-YFP转基因植株表现出植株矮小、叶子向下卷曲、颜色深绿、角果短小等表型;35S::QQ2-YFP转基因植株也表现出植株略矮小、叶子略卷曲、角果短小的表型。(6)运用CRISPR/Cas9技术构建了pRGEB32-QQ1和pRGEB32-QQ2载体并转化拟南芥。筛选获得了qq1和qq2的缺失突变体。初步分析发现,QQ1和QQ2的缺失对拟南芥的的生长发育并没有显著影响。(7)对QQ1和QQ2过表达植株的RNA-seq数据的初步分析发现,QQ1和QQ2调控模式相同,可能具有相同的调控网络;QQ1和QQ2共同调节的差异表达基因与QQ1和QQ2各自的差异表达基因的功能富集相同,主要集中在催化活性、结合、转录调控活性方面;QQ1和QQ2所调控的差异表达的基因参与的生物途径相同,集中在生物调控、对刺激的响应、生物过程的调节途径。综上所述,我们初步认为QQ1是定位于细胞核的非典型的bHLH转录因子,可能参与拟南芥花、果荚的发育过程;QQ2也是定位于细胞核的非典型的bHLH转录因子,可能参与拟南芥花、果荚的发育过程,还与拟南芥中负责物质运输的维管组织有关。QQ1和QQ2的缺失并没有影响植物的生长发育。因此,我们认为两者在功能上可能是冗余的。