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植物株型会随着植物的生长过程和对环境条件的响应而不断变化,植物地上株型对作物产量有很大的影响。调控地上株型的多重因素中,分枝发育起着决定性作用。植物的分枝发育不仅受外界环境的影响,而且受植物内源激素及转录因子组成的复杂调控网络所调节。棉花不仅是我国传统的耕种作物,更是重要的经济作物,增加棉花产量和提高棉纤维品质是棉花育种的主要目标。棉花是一种无限生长的作物,具有复杂的分枝模式,故开发和培育理想的植物株型不仅促进棉花增产,而且可以节省大量的劳动力成本。因此发掘控制棉花分枝发育的关键基因,解析调控棉花株型的分子机制至关重要。研究发现拟南芥中核转录调节因子TIE1(含有EAR motif的TCP互作蛋白1)调节叶片形态建成和分枝发育。但关于TIE1在其他物种中的功能未见报道。本研究的主要结果如下:1.GhTIE1在调控棉花和拟南芥分枝发育中功能保守。从陆地棉中克隆了拟南芥TIE1同源基因,并命名为GhTIE1。通过在拟南芥和棉花中的遗传转化对该基因功能进行验证,证实了GhTIE1在控制棉花和拟南芥的分枝发育上功能保守。Gh TIE1在拟南芥中异源过表达导致腋芽活力增加和分枝增多;棉花中过表达GhTIE1导致株高降低和分枝增多,干涉GhTIE1降低棉花腋芽活力并抑制分枝发育。2.GhTIE1与TCP互相作用调控拟南芥和棉花分枝发育。酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)分析表明,GhTIE1在体内和体外直接与Class II TCPs中的GhBRC1、GhBRC2和GhTCP13相互作用,突变体brc1-2中过表达GhBRC1、GhBRC2和GhTCP13均可部分恢复突变体表型,使得分枝数目减少,表明这些TCPs在控制分枝发育方面功能冗余。3.GhTIE1通过抑制HB基因的转录来调控拟南芥和棉花分枝发育。瞬时双荧光素酶报告试验(LUC)表明,Gh TIE1抑制了GhBRC1和GhTCP13的蛋白活性,从而降低了其靶基因GhHB21的表达。对GhTIE1过表达拟南芥和沉默棉花植株中的基因表达水平进行分析,证实GhTIE1通过抑制BRC1、HB21、HB40和HB53的转录来调节分枝发育。上述结果证明Gh TIE1可以从蛋白水平上调控GhBRC1、GhBRC2和GhTCP13的活性影响拟南芥和棉花分枝分枝发育,也可以从转录水平上调控BRC1及其下游靶标基因HB的转录控制分枝发育。拟南芥中TIE1与BRC1互作,与BRC2不互作;棉花中Gh TIE1与GhBRC1、Gh BRC2和GhTCP13都存在相互作用,说明TIE1调控分枝发育的机制可能因物种不同而有差异。解析GhTIE1调控分枝发育的分子机制,为培育理想株型的棉花品种提供理论基础。