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单位面积亩穗数、穗粒数、千粒重是影响小麦产量的三个主要因素。小麦穗型直接影响小麦的产量,是一个小麦驯化和选择育种中重要的农艺性状。因此,小麦穗型遗传调控研究具有重要的理论意义和应用价值。在玉米和水稻中关于穗发育已经有较深入的研究,但是关于小麦穗发育分子机理的研究还非常有限。Q基因是小麦穗部性状驯化相关的重要基因,然而Q基因是如何调控小麦穗发育的分子机制还不清楚。本论文从小麦miR172基因为切入点,深入研究Q基因的功能调控机制,探究小麦穗型形成的分子遗传调控机理。通过基因预测及miRNA二级结构分析,从普通栽培小麦品种(Triticum aestivum)科农199(KN199)中克隆tae-MIR172前体基因,融合玉米ubiquitin启动子转化KN199小麦,并获得一系列稳定转基因小麦株系。转基因小麦表型分析,表明tae-miR172过表达转基因小麦表现出类似小麦q基因型的speltoid穗型。Real-time PCR分析结果表明:tae-miR172转基因小麦中tae-miR172表达水平明显升高,Q基因表达水平显著降低。通过快速扩增cDNA 5’末端的实验(5’RACE)和烟草瞬时表达分析实验,证明Q是tae-miR172的靶基因之一,并且tae-miR172通过转录后切割的方式抑制Q基因在蛋白水平的积累。亚细胞定位及转录活性分析,结果表明Q蛋白是一个细胞核定位的具有转录抑制活性的转录因子。Q蛋白结构分析,发现Q蛋白含有介导转录抑制活性的乙烯响应元件结合抑制(EAR)基序,其可能参与招募小麦的转录共抑制因子TOPLESS(TaTPL)。转录表达分析,发现Q和TaTPL的转录表达模式相似:主要在旗叶和穗中表达,而且在穗发育早期表达水平最高,随着穗发育的进程表达水平逐渐降低。酵母双杂交实验(Y2H)、双分子荧光互补实验(BiFC)及萤火虫荧光素酶互补实验(LCI)证明,Q与TaTPL转录共抑制子存在直接物理互作。LCI实验证明,Q与TaTPL的物理互作需要Q蛋白的N端非典型EAR motif(LDLNVE),而不是其C端典型EAR基序(LDLDLR);TaTPL蛋白N端的C-terminal to LisH(CTLH)基序介导与Q蛋白的相互作用。通过转录活性分析实验,证明Q蛋白N端的EAR motif是Q蛋白行使其转录抑制活性所必需的。总之,本论文揭示了tae-miR172和TaTPL分别在转录后水平和蛋白活性水平调控小麦驯化基因Q的分子机理,为深入解析小麦穗型的遗传调控网络提供了重要线索。