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自然界中的植物生长发育需要光照、温度、湿度等外界条件,高等植物通过吸收红光和远红光的光敏色素及吸收蓝光和紫外-A的隐花色素响应环境。早期在红光、蓝光和远红光条件下筛选到一个长下胚轴功能获得型突变体shb1-D并克隆得到SHB1基因。SHB1基因定位于细胞核中,目前对于SHB1基因功能的阐释多集中于其调控种子胚乳发育方面,而对其参与植物光信号转导的机制不甚清楚。我们之前的研究发现PIF4作为SHB1下游的一个直接靶基因,其表达受到SHB1-CCA1/LHY模块的调控,从而促进植物达到光形态建成的平衡状态。在本研究中,我们以shb1-D突变体和野生型Ws为实验材料进行转录组学测序与数据分析,并从中鉴定得到SHB1的另一个靶基因GRF7。本研究主要探索了SHB1在红光下调控GRF7基因表达的分子机制,取得结果如下:(1)RNA-Seq结果分析显示,在shb1-D突变体背景下共有823个差异表达基因(︱FC︱>1.5,P<0.05),表达上调的基因有586个,表达下调的基因有237个。对这些差异表达基因进行聚类分析,这些基因主要在分子生物学功能、生物学过程、细胞组分这些途径中均有分布。在参与的分子生物学功能方面这些差异基因多分布在结合、催化、电子载体活动和转运活性方面;在参与的生物学过程方面这些差异基因多分布在生物学过程的调控、细胞过程、代谢过程、信号传递过程等方面;在参与构成细胞组分方面这些差异基因多分布在细胞分离、胞外区域、膜镶嵌区域等方面。(2)这些差异表达基因中包含标志基因PIF4,利用qRT-PCR技术验证了一些随机筛选的差异表达基因,包括HEMB2、HEC2、CLE19、GRXS2、CO、XTH6的表达情况,结果显示与RNA-Seq数据结果一致,因此本次测序结果是可信的。(3)在上调表达的差异基因中发现4个GRF基因家族成员(GRF4/5/6/7),其表达水平在shb1-D突变体中均上调。其中,GRF7基因的表达明显受到光信号的抑制而在shb1-D突变体中显著升高。利用qRT-PCR技术分别在野生型Ws与突变体shb1-D中分析GRF7基因在红光、蓝光、远红光的强光(15μmol/m~2/s)与弱光(2μmol/m~2/s)条件下的表达状况。结果显示在红光条件下的表达状况与RNA-Seq结果一致,并且在蓝光、远红光的强光与弱光条件下GRF7基因的表达均受到明显的光抑制,且在shb1-D突变体中GRF7基因的表达显著升高。暗示着GRF7基因可能会参与植物的光信号转导信号通路。(4)观察grf7突变体与野生型Col在黑暗和红光条件下的表型,与Col野生型相比,在红光条件下grf7单突变体下胚轴长度明显降低,暗示着GRF7参与SHB1介导的光信号转导。(5)将GRF7基因的启动子分成五部分P1-P5,利用pSHB1::SHB1-Myc转基因植物进行ChIP-qPCR分析,结果表明SHB1可以结合到GRF7基因的启动子的P3与P4片段,说明GRF7基因是受SHB1调控的直接靶基因。(6)以野生型Ws为材料,分别用CCA1或LHY内源抗体进行染色质免疫共沉淀分析。ChIP-qPCR分析表明CCA1/LHY可以结合到GRF7基因的启动子的P4片段,说明CCA1/LHY是可以将SHB1招募至GRF7基因启动子区域的蛋白因子。(7)利用qRT-PCR分别在突变体grf7与野生型Col中分析SHB1基因在黑暗与红光3 h、9 h条件下的表达情况,结果表明在红光条件下grf7突变体中SHB1表达下降,说明GRF7在光下可以促进SHB1基因的表达。本实验通过RNA-Seq数据发现SHB1调控GRF7基因的表达,同时,ChIP-qPCR实验证明GRF7是SHB1在响应红光信号过程中的直接靶基因。这一发现首次证明了GRF7基因参与调控植物的光信号转导过程,有助于我们理解SHB1在植物光形态建成中的作用。