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MCTP（Multiple C2 domain and transmembrane region proteins）是含有多个 C2 结构域以及跨膜结构域的蛋白家族,可作为信号分子介导其他调控因子的转运。虽然一些研究表明MCTPs在动植物生长发育过程中发挥重要作用,但其在棉花中所发挥的功能尚未见报道。在本研究中,从陆地棉（Gossypium hirsutum L.）全基因组中鉴定出33个GhMCTPs基因,将其分为6个亚组（MCTP I-VI）。分析GhMCTPs在棉花不同组织以及纤维发育各阶段中的表达模式,同时还进一步研究了 GhMCTPs与部分可移动蛋白的互作模式以及GhMCTPs在棉花发育过程中的功能。此外,本文也研究了拟南芥基因MCTP7在主根生长发育过程中所发挥的功能以及其作用机制。获得的主要结果概述如下:1.GhMCTP蛋白的鉴定本文以拟南芥MCTPs蛋白序列作为诱饵序列,利用COTTONGEN网站从陆地棉基因组中分离鉴定出33个GhMCTPs蛋白。根据系统进化分析结果,可将这些GhMCTP家族成员分为6个亚组（A到F）,并且发现GhMCTPs与拟南芥的亲缘关系更为密切。对MCTP家族成员的基因结构进行分析,发现33个GhMCTPs基因当中有30个GhMCTPs没有内含子,且位于同一亚组的GhMCTPs蛋白含有相似结构和相同数目的C2结构域。2.GhMCTPs基因在陆地棉各组织及纤维发育各阶段的的表达分析为了研究棉花GhMCTPs基因的功能,利用转录组数据分析其在不同组织以及纤维发育各阶段中的表达情况,发现在每个组织中都有GhMCTP基因的表达。其中GhMCTP2在花瓣中特异性表达,且大部分GhMCTPs基因在纤维发育前期的胚珠中高表达,而GhMCTP3和GhMCTP9分别在20天和5天纤维中高表达。同时,qRT-PCR分析结果表明,大部分GhMCTPs在顶芽中高表达。3.GhMCTPs蛋白与可移动蛋白之间的互作模式分析以及其功能研究之前有报道,GhMCTP作为信号分子介导其他调控因子的转运。因此本文选择部分可移动蛋白以及部分GhMCTPs蛋白,探究GhMCTPs蛋白是否与这些可移动蛋白存在相互作用。酵母双杂交实验结果表明,GhMCTP5、GhMCTP12都能与TTG3、KNAT1、WUS1、SFT 发生相互作用,GhMCTP6、GhMCTP17 能够与 KNAT1、TTG3相互作用,GhMCTP9与TTG3、SFT存在相互作用,表明GhMCTP可能参与棉花的表皮毛、花器官以及顶端分生组织发育等过程。此外,本文采用VIGS技术探究各个GhMCTP基因在棉花生长发育过程中所发挥的功能。实验结果表明,GhMCTP5、GhMCTP7、GhMCTP11、GhMCTP12 和 GhMCTP17基因表达下调会导致植株高度变矮,而沉默基因GhMCTP9则会导致植株变高。此外,共同沉默GhMCTP12和GhMCTP17后,植株叶片出现皱缩下卷的现象。进一步证明GhMCTPs参与棉花顶端分生组织的发育。4.MCTP7的功能研究本研究对MCTP7基因的组织表达情况进行了分析,qRT-PCR分析结果显示,MCTP7在拟南芥各个组织中均有表达,且在根中表达量最高。同时本文获得了MCTP7功能缺失型突变体拟南芥,观察其表型发现mctp7突变体相对于野生型,其主根根长明显变短,根部分生区细胞数目减少,表明MCTP7调控拟南芥根尖分生组织的发育。5.MCTP7的调控机制研究本文通过酵母单杂交筛库实验得到拟南芥PLT2转录因子能够与MCTP7启动子结合,此外,利用双荧光素酶转录激活实验证明了 PLT2能够调控MCTP7的启动子活性。qRT-PCR结果显示,在plt1-4plt2-2双突变体中MCTP7基因的表达量显著下调,而在PLT2过量表达转基因拟南芥中,MCTP7基因的表达量明显上调,这表明PLT2转录因子正调控MCTP7的表达。且通过拟南芥杂交,获得了 DR5:GUS/mctp7植株。GUS染色发现,MCTP7功能缺失之后,拟南芥根尖部位的GUS活性显著降低。因此初步得出结论,mctp7突变体主根根长变短这一表型可能是由于MCTP7的功能缺失导致拟南芥根尖的生长素含量降低,从而抑制了细胞分裂,使得根部分生区细胞数目变少,分生区变短。通过酵母双杂交筛库实验,得到转录因子ZML2与MCTP7存在相互作用,后续将进一步探究ZML2与拟南芥主根伸长的关系。6.MCTP7与MCTP4、MCTP5之间功能冗余分析由于MCTP4、MCTP5和MCTP7都在根部分生区表达,因此猜测它们之间可能存在功能冗余。本文通过杂交获得了它们的双突变体,观察表型发现mctp4mctp5和mctp4mctp7双突变体拟南芥的主根根长相对于野生型明显变短。同时,利用双荧光素酶转录激活实验得到PLT2同样能够与MCTP4、MCTP5的启动子结合。因此总结得出,MCTP4、MCTP5和MCTP7之间存在功能冗余。