珙桐(Davidia involucrata Baill.)是珙桐科珙桐属落叶乔木,第三纪古热带孑遗物种,属于国家I级保护植物。珙桐有性生殖力弱是限制其自然更新的主要原因,其种子休眠期长,种子败育情况严重,群落的自然更新存在困难。研究珙桐的种子繁殖规律,提高珙桐自然繁殖能力,对保护和利用这一珍贵的物种资源非常重要。为研究珙桐种子发育的分子机制,本课题组前期完成了珙桐种子转录组分析,筛选到1个编号为c37849.graph_c0的转录本在种子发育过程中持续高量表达,而在发育异常的种子中表达量显著降低。本研究克隆了该转录本的全长序列,确定其编码一个CCCH型锌指蛋白转录因子,命名为DiZF-CCCH1。分析该基因的表达模式,确定其在珙桐种子中优势表达。利用遗传转化分别将目标基因在拟南芥和烟草中超量表达,观测其对植物生长发育的影响,验证目标基因的生物学功能。本研究主要得到以下结果:1.从珙桐中克隆到一个编码CCCH型锌指蛋白转录因子的基因DiZF-CCCH1,该基因的CDS序列长度为711 bp,无内含子,编码236个氨基酸,目标基因编码的蛋白是植物特有的RR-TZF型锌指蛋白,与甜橙的CsCCCH蛋白相似度最高。2.采用qPCR对珙桐DiZF-CCCH1基因表达模式进行分析,证明目标基因在珙桐种子中的表达量显著高于其他组织,且在发育前期种子中的表达量最高,约为在发育中期和后期种子中的两倍,暗示该基因可能主要在种子发育前期发挥功能。3.对转基因拟南芥进行表型观察发现,DiZF-CCCH1基因超量表达导致拟南芥幼苗根部生长受到抑制、植株开花延迟、花器官发育异常、荚果短小发育畸形、种子产籽率降低。目标基因超量表达导致拟南芥开花关键基因AtFT、AtSOC1、AtLFY、AtAPI、AtFUL下调表达,开花抑制基因AtFLC上调表达。目标基因超量表达还可导致花器官发育相关基因AtAP3、AtAG、AtWUS、AtSPL、AtBPE、AtJAG、AtRBE、AtPI下调表达,其中AtBPE下调程度最大,而AtMER1-5上调表达。结果显示DiZF-CCCH1基因在拟南芥中抑制植株的生长发育,为负调控因子。4.对转基因烟草进行表型观察发现,DiZF-CCCH1基因超量表达导致植株幼苗根部发育受到抑制、植株提前进入生殖生长、茎节间长度变短、花色变浅、浆果变小、产籽率变少、种子变小、种子萌发延迟。目标基因超量表达导致烟草开花关键基因NtFT、NtSOC1、NtFLC上调表达,但不影响NtFUL和NtAP1的表达。目标基因超量表达还可导致参与花青素合成的结构基因NtDFR、NtLAR、NtCHS、NtUFGT下调表达,但不影响NtANS和NtCH1的表达。结果证明DiZF-CCCH1基因对烟草的生长发育也有一定的抑制作用,并且在烟草中可以通过抑制花青素合成相关基因的表达来调控花色。5.对转基因烟草株系进行了抗逆能力分析。结果表明,在干旱和高盐胁迫下,烟草转基因株系较野生型更易受到影响,特别是干旱抗性明显下降。超量表达DiZF-CCCH1基因降低了烟草植株对干旱和盐胁迫的适应性。通过本研究证明DiZF-CCCH1基因在珙桐种子发育早期高量表达,推测其参与了珙桐种子早期的发育调控。但目标基因在拟南芥和烟草中超量表达均表现为对植株营养生长的抑制效应,明显抑制了幼苗的根部发育,降低了种子的活力。同时该基因还可以调控植株的生殖生长,但在拟南芥和烟草中分别表现为激活和抑制。另外,在烟草中该基因超量表达降低了植株对干旱和高盐胁迫的耐受力。本研究结果显示DiZF-CCCH1基因在拟南芥和烟草中超量表达抑制了植株的正常生长发育,是一个负调控因子。该基因在珙桐中是否行使类似功能,以及如何参与珙桐种子的发育过程,还需要进一步的研究。