硝酸盐转运蛋白GbNRT2.1调节棉花抗旱的分子机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31601344
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    高巍
  • 依托单位：
    河南大学
  • 学科分类：
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Drought is one of the important factors that restrict agricultural production. The excavation of plant drought resistance related gene and the analysis of molecular mechanism in plant drought resistance have become the hotspot of abiotic stress research and molecular breeding. Cotton is an important fiber crop; yield and quality of the fiber are affected by drought. Currently, the drought resistance mechanism of cotton is seldom reported. In the previous studies, a nitrate transporter called GbNRT2.1 was isolated from RNA profiling of cotton response to biotic stress. By northern blot analysis, GbNRT2.1 were induced by many abiotic stress and hormone (PEG, NaCl, Mannitol and MeJA) treatments. Overexpression of GbNRT2.1 reduces plant resistance to drought and sensitive to ABA in Arabidopsis. Meanwhile, knock down the expression of GbNRT2.1 by VIGS enhances cotton resistance to mannitol. In this study, the drought phenotype of genetically modified cotton materials was the breakthrough point. By using physiological and biochemical analysis, the difference of the transcriptome analysis, and combining the qPCR, VIGS, BIFC, the function of GbNRT2.1 in cotton response to drought and cotton drought resistance mechanism were studied. The relationship between GbNRT2.1 mediated drought resistance and ABA signal pathway in cotton will be also studied. The function research of GbNRT2.1 will help us to elucidate the cotton drought resistance mechanism, and provide theoretical basis and genetic materials for cotton drought resistance breeding.
干旱是制约农业生产的重要因素之一，对植物抗旱基因的发掘和抗旱机理的解析是目前抗逆研究、分子育种的热点。棉花是重要的纤维作物，纤维的产量及品质都受到干旱的影响。目前关于棉花抗旱机制研究还不深入，本项目在前期研究中克隆到一个受逆境诱导的硝酸盐转运蛋白GbNRT2.1，该基因受多种逆境和激素（PEG、NaCl、甘露醇、MeJA等）诱导表达。超表达该基因会降低拟南芥对干旱的抗性，并对ABA表现出敏感性。同时在棉花中VIGS瞬时沉默该基因，干涉植株表现出更抗旱。本项目以转基因棉花材料干旱表型为切入点，通过形态结构观察、生理生化指标测定和RNA-Seq分析，结合qPCR、VIGS、BiFC等分子手段对GbNRT2.1在棉花抗旱中的功能及作用机理进行研究。探讨该基因介导的干旱调节与ABA信号路径之间的关系，其在棉花干旱响应中的功能研究将有助于阐明棉花抗旱机制，并为棉花抗旱育种提供理论基础和遗传材料。

结项摘要

干旱是制约农业生产的重要因素之一，对植物抗旱基因的发掘和抗旱机理的解析是目前抗逆研究、分子育种的热点。棉花是重要的纤维作物，纤维的产量及品质都受到干旱的影响。目前关于棉花抗旱机制研究还不深入，本项目在前期研究中克隆到一个受逆境胁迫和激素处理诱导表达的硝酸盐转运蛋白GbNRT2.1。该基因在不同发育时期表现出不同的组织表达模式。超表达GbNRT2.1降低了拟南芥和棉花对干旱的耐受性，而沉默和突变GbNRT2.1的植株表现出更耐旱的表型。内源激素测定和转录组分析结果显示，GbNRT2.1对植物耐旱性的调控可能与衰老进程的诱导相关。干旱处理后，超表达棉花材料中植物衰老相关基因的表达丰度显著高于野生型，而沉默和突变材料低于野生型。离体叶片的暗诱导实验验证了这一结论，GbNRT2.1超表达拟南芥叶片在暗培养下衰老速度显著加快，衰老相关标志基因在超表达材料中显著上调。说明GbNRT2.1调控了植物衰老过程，GbNRT2.1增强植物对干旱胁迫敏感性可能是由于胁迫条件下更快衰老造成的。NRT2.1可能参与响应外界环境变化，调控植物对于不利环境的适应过程。本研究可以为硝酸盐转运蛋白的功能研究提供新的思路。在棉花中干涉GbNRT2.1基因增强了棉花的耐旱性，可作为棉花耐旱育种的候选基因。本研究在棉花中敲除GbNRT2.1基因获得了不含T-DNA片段的突变体材料，可作为耐旱育种的种质资源。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Heterogeneous expression of the cotton R2R3-MYB transcription factor GbMYB60 increases salt sensitivity in transgenic Arabidopsis
棉花R2R3-MYB转录因子GbMYB60的异质表达增加转基因拟南芥的盐敏感性
  • DOI：
    10.1007/s11240-017-1357-6
  • 发表时间：
    2018-04-01
  • 期刊：
    PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Xu, Fu-Chun;Liu, Hui-Li;Song, Chun-Peng
  • 通讯作者：
    Song, Chun-Peng
Optimization of CRISPR/Cas9 genome editing in cotton by improved sgRNA expression.
通过改进 sgRNA 表达优化棉花 CRISPR/Cas9 基因组编辑
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Plant methods
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    Long L;Guo DD;Gao W;Yang WW;Hou LP;Ma XN;Miao YC;Botella JR;Song CP
  • 通讯作者：
    Song CP
Calcium-dependent protein kinases in cotton: insights into early plant responses to salt stress.
棉花中的钙依赖性蛋白激酶：深入了解植物对盐胁迫的早期反应
  • DOI：
    10.1186/s12870-018-1230-8
  • 发表时间：
    2018-01-17
  • 期刊：
    BMC plant biology
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Gao W;Xu FC;Guo DD;Zhao JR;Liu J;Guo YW;Singh PK;Ma XN;Long L;Botella JR;Song CP
  • 通讯作者：
    Song CP
Genome Editing in Cotton with the CRISPR/Cas9 System.
使用 CRISPR/Cas9 系统对棉花进行基因组编辑
  • DOI：
    10.3389/fpls.2017.01364
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Frontiers in plant science
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Gao W;Long L;Tian X;Xu F;Liu J;Singh PK;Botella JR;Song C
  • 通讯作者：
    Song C
Silencing of GbANS reduces cotton resistance to Verticillium dahliae through decreased ROS scavenging during the pathogen invasion process
GbANS 沉默可通过减少病原体入侵过程中的 ROS 清除来降低棉花对大丽黄萎病的抗性
  • DOI：
    10.1007/s11240-018-1457-y
  • 发表时间：
    2018-11-01
  • 期刊：
    PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Long, Lu;Zhao, Jing-Ruo;Song, Chun-Peng
  • 通讯作者：
    Song, Chun-Peng

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  • 通讯作者：
    高巍

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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