茶树叶发育相关的CsGIF1基因克隆与功能鉴定(2)
图 2 茶树CsGIF1基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列4
图 3 茶树GIF基因家族同其他物种GIF基因的同源性比对结果5
图 4 茶树GIF蛋白与其他植物GIF蛋白的系统进化分析6
图 5 茶树GIF蛋白氨基酸序列的疏水性和亲水性分析7
图 6 茶树CsGIF1蛋白的二级结构预测8
图 7 不同发育阶段茶树CsGIF基因的相对表达水平8
图 8 不同植物激素处理下茶树CsGIF1基因的相对表达水平9
表 1 不同植物中GIF1基因氨基酸组成及理化性质分析7
茶树叶发育相关的CsGIF1基因克隆与功能鉴定
茶树（Camellia sinensis（L.）O. Kuntze），属于山茶科山茶属，是一种多年生常绿叶用木本作物，有着特殊的饮用及经济价值。茶树原产于我国，可用于生产非酒精饮料——茶，其主要功效成分茶多酚具有抗癌、抗氧化等作用 [1,2]。叶是与植物生长发育相关的重要器官，在其生长过程中伴随着物质的积累和转变，其发育过程受到转录因子、小分子RNA等众多因子的调控[3]。对于叶用作物茶树而言，叶的形态决定着作物的产量和品质。已有研究表明，茶树叶中含有的化合物在发育的过程中受到了遗传调控[4]。随着人们对茶叶研究的不断深入、研究手段的不断完善和加强，茶树在基因组方面的研究已经取得长足进展，通过鉴定基因功能来调控植物的生长发育的应用也更加广泛。因而，探讨茶树叶片发育的调控机理是茶树研究的一个重要领域。但现今，阐释茶树叶生长发育分子机制的研究还很缺乏。
GRF-INTERACTING FACTOR（GIF）是植物体内生长调节因子（GRF）的转录共激活因子，在功能上与人类SYT转录共激活因子同源，同属于SSXT超级家族[5]。在结构上，GIF蛋白具有两个保守的结构域，位于N-末端的SNH结构域和位于C-末端的QG结构域[6]。生长调节因子（GRF）是分布在所有已知种子植物的基因组中的重要的与发育相关的转录因子家族[7]。其特征在于包含QLQ（Gln，Leu，Gln）和WRC（Trp，Arg，Cys）两个保守结构域[8]。GIF蛋白和GRF蛋白可以通过SNH结构域与QLQ结构域相互作用结合形成功能复合体，通过促进和文持细胞的分裂能力来调控植物器官的大小。QG结构域由间隔开的Gln和Gly残基富集形成。该领域对于AtGIF1蛋白的反式激活活性是必需的[6]。
GRF蛋白可以正向调节细胞增殖和扩增，从而使植物的叶片呈现不同的大小。研究表明，通过调控GRF基因的表达，拟南芥可产生不同的叶表型。单个基因的过量表达会导致产生更大的叶[5,7]。作为GRF蛋白的转录共激活因子，GIF蛋白也有助于叶片发育。在拟南芥中，三种基因AtGIF1，AtGIF2和AtGIF3参与叶发育期间的细胞增殖[6,9]。王凤德等系统鉴定了5个大白菜的GIF基因，研究结果表明，在具有较大叶球的白菜自交系及较强细胞分裂能力的组织中，大白菜BrGIF1基因的转录表达水平较高[10]。张登峰等克隆得到了玉米ZmGIF家族的3个成员，并发现GIF可以与GRF组成蛋白复合体并在玉米体内处于动态平衡状态，继而参与调控这种蛋白复合体相关的体内调控机制，最终影响植物的生长发育[11]。另外，GIF基因也与水稻的粒型相关，过量表达的GIF1能够增加水稻籽粒的粒长、粒宽，在提高水稻产量方面有重要应用[12]。除了GIF蛋白与GRF蛋白之间的互作，叶片发育调节网络中的miR396也可以调控GRF基因，进而影响GIF基因的表达[13]。miR396是一个多功能微小RNA家族，通过靶向编码如热休克蛋白和WRKY蛋白的基因在非生物胁迫反应中起作用。它可以通过在转录后水平特异性识别和结合GRF转录物来降解或抑制GRF靶基因 [14,15]。作为GRF转录本的转录后调控因子，miR396受到由多种激素影响的上游TCP转录因子的正调控[16]。TCP转录因子可以调控叶片的形态建成，控制发育中的叶片细胞增殖和细胞扩展[17]。
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