紫外线对水稻抗虫能力的影响及其分子机理的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31401755
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1403.作物免疫与抗性
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Ultraviolet B (UV-B) radiation and herbivore feeding are typical abiotic and biotic stresses faced by plants, respectively. UV-B can activate signaling pathways, such as jasmonate acid (JA) and at the same time, it induces secondary metabolites production. Importantly, these UV-B-induced signaling pathways and secondary metabolites usually confer resistance to herbivores. Thus UV-B may have an impact on several signaling pathways related to herbivore resistance before herbivore infestation, although little research has been done to examine this hypothesis, especially on the molecule level. In this project, we will analyze rice gene expression profiles induced by UV-B, rice striped stem borer (SSB) Chilo suppressalis infestation, and UV-B pretreatment plus SSB infestation by transcriptome to reveal the molecule mechanism underlying the priming effect of UV-B on rice resistance against SSB. Transgenic rice lines silenced in the expression of UV-B photoreceptor (UVR8) will be generated (irUVR8), and together with the irCOI1 transgenic rice that are impaired in JA signaling, they will be used to determine how UV-B changes SSB-induced phytohormone levels such as JA, protein inhibitor levels, as well as secondary metabolites levels to further understand how UV-B primes the defense of rice against SSB through the signaling pathways mediated by UVR8 and COI1. Taken together, this work will provide important insight into the role of UV-B in priming plant resistance to herbivore and the function of UVR8 and COI1 (JA signaling) in mediating UV-B-induced priming.
紫外线(UV-B)和虫害是植物面临的非生物和生物胁迫中较为典型的代表。UV-B可以激活植物茉莉酸(JA)等一系列信号途径并诱导植物产生多种次生代谢产物,而这些信号途径和次生代谢产物多与植物抗虫性相关,因此UV-B很可能在植物受昆虫危害前已影响了植物的抗虫能力,而此方面鲜有报道。我们拟利用转录组测序来分析水稻受UV-B、二化螟分别处理及UV-B预处理后加二化螟诱导前后的基因调控网络,并通过构建UV-B受体(UVR8)基因沉默水稻(irUVR8),结合JA途径受抑制的irCOI1转基因水稻,分析UV-B处理对二化螟虫咬前后JA等植物激素水平、蛋白酶抑制剂以及酚类等次生代谢产物的影响,进一步研究irUVR8和irCOI1水稻较野生型水稻对二化螟抗性的差异,以解析UVR8和COI1所调控的紫外线响应和JA信号途径在紫外线诱导植物抗虫反应中的作用,有望揭示UV-B如何影响水稻的诱导抗虫性。

结项摘要

为了抵御紫外线B带来的伤害,陆生植物会积累一些次生代谢产物,这些产物也可能在抵御害虫方面发挥特定功能。先前研究表明,紫外线B可以诱导多种植物对刺吸式口器昆虫的抗性反应,而紫外线B对植物抵御咀嚼式口器害虫是否及如何发挥作用,依然未知。我们研究发现紫外线B预处理拟南芥后,可以预激活茉莉酸(Jasmonic acid,JA)信号途径,拟南芥对鳞翅目害虫斜纹夜蛾(Spodoptera litura)的抗性增强。通过紫外线B受体(uvr8-2)、JA合成(dde2-2)及芥子油苷(gs4)合成突变体研究发现,紫外线B诱导的拟南芥对斜纹夜蛾的抗性依赖于茉莉酸信号途径。与之类似,紫外线B也可以增强模拟鳞翅目害虫取食诱导的烟草、水稻、玉米的茉莉酸异亮氨酸结合物(JA-isoleucine conjugate)的水平,进而增加抗虫相关化合物的积累,进而这些紫外线预处理的植物表现为更加抗虫。使用JA途径合成或感知受阻的转基因烟草和水稻确认后发现,紫外线诱导的烟草和水稻抗虫能力的增强依赖于茉莉酸信号途径。我们的研究发现了植物中较为保守的功能,即紫外线B通过茉莉酸信号途径可以诱导植物对鳞翅目害虫的抗性。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Elevated atmospheric CO2 differentially affects tobacco and rice defense against lepidopteran larvae via the jasmonic acid signaling pathway
大气中二氧化碳含量升高通过茉莉酸信号通路对烟草和水稻对鳞翅目幼虫的防御产生不同影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Chengkai Lu;Jinfeng Qi;Jianqianig Wu
  • 通讯作者:
    Jianqianig Wu
A re-evaluation of dilution for eliminating PCR inhibition in soil DNA samples
重新评估土壤 DNA 样品中消除 PCR 抑制作用的稀释度
  • DOI:
    10.1016/j.soilbio.2016.12.011
  • 发表时间:
    2017-03-01
  • 期刊:
    SOIL BIOLOGY & BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Wang, Hang;Qi, Jinfeng;Tian, Kun
  • 通讯作者:
    Tian, Kun
Ultraviolet-B enhances the resistance of multiple plant species to lepidopteran insect herbivory through the jasmonic acid pathway.
UV-B通过茉莉酸途径增强多种植物对鳞翅目昆虫草食性的抵抗力
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-18600-7
  • 发表时间:
    2018-01-10
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Qi J;Zhang M;Lu C;Hettenhausen C;Tan Q;Cao G;Zhu X;Wu G;Wu J
  • 通讯作者:
    Wu J

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其他文献

商品化杂交玉米先玉335、郑单958和京科968抗虫能力的比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    玉米科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘树楠;申国境;李京;张翠萍;Saif UL Mallook;吴建强;王蕾;宋伟;王燚;赵久然;唐国文;齐金峰
  • 通讯作者:
    齐金峰

其他文献

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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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