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GaHD1基因是同源异型域亮氨酸拉链HD-ZIP IV(Homeodomainleucine zipper IV)家族成员之一,在棉花纤维发育过程中起重要作用。本研究前期发现,亚洲棉GaHD1基因除调控棉纤维发育外,该基因过表达拟南芥还出现了叶片紫色加深,根系发育弱等表型,说明HD1基因可能除调控纤维发育,还参与调控花青素等次生代谢物质的生物合成。在花青素合成的调控和基因功能研究中,GaHD1基因所在的HDZIP-IV基因家族成员研究仍不深入,因此本研究首先对过表达HD1基因的转基因棉花,拟南芥进行花青素含量等表型分析,初步明确GaHD1基因在花青素合成过程中的作用;利用转录组RNA-seq比较,分析过表达GaHD1的转基因拟南芥与野生型的差异表达基因并做RT-PCR验证,推测GaHD1参与调控花青素合成的下游基因;进一步利用生物信息学分析方法差异基因的启动子进行顺式作用元件富集分析,推测GaHD1可能直接调控的下游网络基因。主要结果如下:1.过表达GaHD1拟南芥表型分析表明,转基因拟南芥根系相对于野生型受到抑制,但花青素含量明显高于野生型。利用PEG处理的干旱胁迫实验结果表明,过表达GaHD1拟南芥出现了明显的花青素积累的表型,且其花青素积累的速度明显高于野生型。2.分别对过表达HD1棉花进行花青素,茎秆茸毛密度,以及棉花的纤维品质进行测定与分析。分析结果显示,过表达HD1棉花花青素含量,茎秆茸毛密度,都显著高于转基因受体材料HM1,而棉花纤维品质不存在显著性差异。3.过表达GaHD1拟南芥的转录组分析筛选到了1335个上调基因和2308个下调基因,通过对1335个上调基因的分析,在其中我们筛选到了18个与花青素合成相关的MYB家族成员,对于表达量显著上调的基因进行了Gene Ontology(GO)的富集分析,分析发现响应刺激和响应胁迫的通路中富集到的基因数量最多,且两个通路中包含了大量的MYB转录因子;而类黄酮合成通路是富集基因比例最高的通路,这也表明GaHD1基因可能会造成一些调控花青素合成的基因的表达量上升,进而增加拟南芥体内花青素的含量。4.在拟南芥中,对于筛选到的转录因子(TT4,TT8,MYB11)进行序列分析发现,三个转录因子启动子序列中均含有HD1基因识别和结合的顺式作用元件L1-box。荧光定量PCR实验验证结果显示,在过表达GaHD1拟南芥中,这些转录因子的表达量明显高于野生型,这说明HD1基因可能通过调控花青素生物合成途径中的相关转录因子进而调控花青素的合成。