谷子GRF基因家族鉴定与分析

张立全，张浩林，李丛丛，姚 磊，魏建华*，张杰伟*

(1.北京市农林科学院农业生物技术研究所，农业基因资源与生物技术北京市重点实验室，北京 100097；2.上海师范大学生命科学学院，上海 200234)

【研究意义】生长调节因子(growth regulating factor，GRF)是广泛存在植物中的一类转录因子，主要参与调控植物细胞大小、叶绿体增殖、雌蕊发育、渗透胁迫等植物生长发育过程[1-2]。GRF最初在水稻中被发现，水稻OsGRF1的表达受到植物激素赤霉素的调控，OsGRF1基因过量表达能够促进深水稻(OryzasativaL.Carr.deepwater rice)茎的生长[3]，应用RNAi 降低水稻OsGRF1在体内表达时，水稻出现株高变低、叶片变小以及抽穗期延迟等变化[4]。目前，在拟南芥、水稻、玉米、大白菜、二穗短柄草、烟草等植物中GRF基因家族均已报道[5-10]。GRF蛋白在N 端主要包含2个保守的结构域，分别是QLQ (谷氨酸、亮氨酸、谷氨酸) 结构域和WRC(色氨酸、精氨酸、半胱氨酸) 结构域[11]。其中，QLQ结构域在所有真核生物中都有存在，是重要的蛋白互作区域，通过与生长调节因子互作因子(GRF-interacting factor，GIF)的SNH保守结构相互作用行使转录激活作用[12]；WRC结构域是植物特有的，含有1个核定位信号区域和1个DNA结合区域，引导GRF蛋白进入细胞核并结合其靶基因的顺式作用元件调控下游基因表达[10]。拟南芥GRF基因家族中有9个成员[5]，拟南芥AtGRF1，AtGRF2和AtGRF3蛋白参与叶片生长和发育，拟南芥AtGRF1和AtGRF2 蛋白超量表达引起拟南芥叶片和子叶变大，延迟拟南芥开花时间。利用RNAi干扰技术单独干扰AtGRF1、AtGRF2和AtGRF3中任一基因，均与野生型拟南芥差异不明显，只有同时干扰AtGRF1、AtGRF2和AtGRF3三个基因的atgrf1/2/3突变体时，拟南芥表现出明显的叶片变小变窄、叶柄变短，由此可见，拟南芥AtGRF基因家族成员间存在功能冗余[2]。……