ZmELF3调控玉米开花期和生态适应性的功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801377
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Maize is one of the largest crops in China and worldwide. Flowing time is a critical determinant of maize yield and regional adaptation. Previous studies have documented a key role of Early Flowering 3 (ELF3) in regulating flowering and regional adaptation in many plant species, including crops. The maize genome contains two homologues of ELF3 (ZmELF3-1 and ZmELF3-2), however, their roles in regulating flowering time have not been reported yet. Our preliminary evidences indicated that the zmelf3s double mutant exhibited a significant delay in flowering time (over a month in long-day conditions), ZmELF3s physically interact with ZmLUXs (a MYB-type transcription factor involved in regulating the circadian clock), and that ZmELF3-1 shows selection signatures in maize breeding history. In this project, we will: 1) Determine the biological function of ZmELF3s in flowering time control by phenotyping its CRISPR/Cas9 and overexpression transgenic lines; 2) Investigate the genetic regulatory network that ZmELF3s regulate flowering via interacting with ZmLUXs, and influencing the expression of ZmCCTs; 3) Identify the superior alleles of ZmELF3s through association studies and haplotype analyses. The predicted results will deepen our understanding of the genetic control of maize flowing time and help to guide breeding of maize cultivars better adapted to specific planting region.
玉米是目前我国乃至全球种植范围最广、需求量最大的谷类作物之一。适宜的开花期是决定玉米生态适应性和保证玉米生产的关键。已知ELF3在调控多种植物的开花期和生态适应性方面起重要作用,而玉米中两个ELF3同源基因(ZmELF3-1和ZmELF3-2)的功能研究还未有报道。我们前期的研究发现zmelf3s双突变体明显晚花,ZmELF3s蛋白可与生物钟关键因子ZmLUXs直接互作,且ZmELF3-1在玉米育种过程中受到选择。本项目中,我们将通过对ZmELF3s的CRISPR和过表达转基因株系进行表型分析来解析其生物学功能;利用多种生物学和遗传学手段验证“ZmELF3通过与ZmLUXs互作调控ZmCCT9/10的表达进而调控玉米开花”的遗传网络;并通过候选基因关联分析和选择分析鉴定其优异单倍型。预期研究结果将加深我们对玉米开花遗传调控基础的理解,并可为玉米花期和地域适应性育种提供理论支撑和材料基础。

结项摘要

玉米是目前我国乃至全球种植范围最广、需求量最大的谷类作物之一。适宜的开花期是决定玉米生态适应性和保证玉米生产的关键。然而,一直以来玉米关键开花调控基因的挖掘及光周期适应性的遗传基础研究还十分滞后。本项目中 1)我们克隆了重要玉米花期QTL的候选基因ZmELF3.1,证明其在玉米开花调控方面发挥着关键作用,且ZmELF3.1和ZmELF3.2基因之间存在着部分功能冗余。2)建立了ZmELF3.1/ZmELF3.2通过介导ZmELF4.1/ZmELF4.2和ZmLUX1/ZmLUX2形成EC复合体来抑制下游开花抑制基因ZmCCT9、ZmCOL3、ZmPRR37a和ZmPRR73的表达,从而解除对下游成花素基因ZCN8、ZCN7、ZCN12的抑制,最终促进玉米开花的遗传通路。3)通过群体遗传学手段挖掘了位于ZmELF3.1启动子区的功能性自然变异,证明了ZmELF3.1启动子区两个紧密连锁的逆转座子的插入可促进玉米早花,并在玉米由热带向温带的适应过程中受到正向选择、对玉米种植区域的扩张和拓展具有重要作用。研究结果将加深我们对玉米开花遗传调控基础的理解,并为玉米花期和地域适应性育种提供重要的理论指导和基因资源。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
CRISPR/Cas9-mediated knockout and overexpression studies reveal a role of maize phytochrome C in regulating flowering time and plant height
CRISPR/Cas9 介导的敲除和过表达研究揭示了玉米光敏色素 C 在调节开花时间和株高中的作用
  • DOI:
    doi:10.1111/pbi.13429
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Biotechnology Journal
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Quanquan Li;Guangxia Wu;Yongping Zhao;Baobao Wang;Binbin Zhao;Dexin Kong;Hongbin Wei;Cuixia Chen;Haiyang Wang
  • 通讯作者:
    Haiyang Wang
Creation two hyperactive variants of phytochrome B1 for attenuating shade avoidance syndrome in maize
创造两种光敏色素 B1 的过度活跃变体,用于减轻玉米的避荫综合症
  • DOI:
    doi:10.1016/s2095-3119(20)63466-9
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Yongping Zhao;Binbin Zhao;Guangxia Wu;Xiaojing Ma;Baobao Wang;Dexin Kong;Hongbin Wei;Haiyang Wang
  • 通讯作者:
    Haiyang Wang
Genome-wide selection and genetic improvement during modern maize breeding
现代玉米育种过程中的全基因组选择和遗传改良
  • DOI:
    10.1038/s41588-020-0616-3
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nature Genetics
  • 影响因子:
    30.8
  • 作者:
    Baobao Wang;Zechuan Lin;Xin Li;Yongping Zhao;Binbin Zhao;Guangxia Wu;Xiaojing Ma;Hai Wang;Yurong Xie;Quanquan Li;Guangshu Song;Dexin Kong;Zhigang Zheng;Hongbin Wei;Rongxin Shen;Hong Wu;Cuixia Chen;Zhaodong Meng;Tianyu Wang;Yu Li;Xinhai Li;Yanhui Chen;Jins
  • 通讯作者:
    Jins

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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
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    --
  • 作者:
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    --
  • 发表时间:
    --
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王晓昌

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根尖局部生长素合成调控玉米气生根构型和根倒抗性的功能和机理研究
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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

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          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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