甘蓝型油菜矮杆基因ED1的图位克隆与功能分析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31801402
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    郑明
  • 依托单位：
    中国农业科学院油料作物研究所
  • 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

Plant height, as one of the most important agronomic traits of rapeseed (Brassica napus L.), is related to plant lodging resistance. Appropriate dwarfing can improve yield by enhancing lodging resistance and optimizing mechanized harvesting. Therefore, isolation of new genes regulating plant height is crucial for improving rapeseed yield. ed1 (extremely dwarf1), a rapeseed dwarf mutant with plant height of about 24cm, was discovered to be stably inherited. Genetic analysis indicated that one pair of semi-dominant gene controlled the dwarf phenotype. We genotyped the F2 individuals using 60k SNP array for preliminary mapping, and genome-wide association study (GWAS) showed that the major locus related to dwarf phenotype is on the chromosome C05. We further narrowed the ED1 to a 350-kb region (contained 14 ORFs), and gene prediction showed that no reported genes governing plant height were found in this region. Based on the previously study, the objectives of this proposal is to isolate the ED1 gene by map-based cloning method and characterize the target gene by phenotypic observations of transgenic plants, expression analysis, subcellular localization assays and yeast-two hybrid assays. Meanwhile, the molecular mechanism for dwarfism will be further validated, as well as the value of the dwarf gene in hybrid breeding.
株高是油菜重要的农艺性状之一，与植株抗倒伏性有关。植株适当矮化可提高抗倒能力和适合机械化收割从而达到增产的目的。因此，发掘和克隆调控油菜矮杆性状的新基因，阐明其调控分子机制，对进一步提高油菜单产具有重要指导意义。甘蓝型油菜矮化突变体ed1 (extremely dwarf1) 为自然突变，该突变体株高约为24cm。遗传分析表明：该突变性状受一对半显性基因控制。利用60k SNP芯片结合GWAS将该基因初步定位在C05染色体上。目前，已将目标基因精细定位在350kb的范围内（包含14个ORF），且该区间内不含有已知的株高相关基因。本申请拟在此基础上进一步精细定位，克隆矮杆基因ED1。通过转基因表型鉴定、基因表达分析、亚细胞定位及酵母双杂交等实验对ED1进行功能分析，并对其产生矮化的分子机制进行深入研究，评估其在油菜矮化杂交种育种中的应用潜力。

结项摘要

随着油菜杂种优势的成功利用，油菜株高也有所增高，抗倒伏则成为稳产保质的关键。适度矮化的油菜品种不仅抗倒伏性增强，而且更适合于机械化收获。因此，筛选株高适度和农艺性状优良的矮杆突变体是培育矮杆品种的有效途径之一。本项目利用图位克隆鉴定出一个控制油菜矮杆性状的ED1基因。利用遗传学和分子生物学等手段阐明了ED1基因调控油菜矮杆性状的分子作用机理。对ED1进行表达模式分析确认其为组成型表达，且在茎中表达量最高。ED1编码一个IAA7转录因子，在生长素信号途径扮演一个抑制子的角色。ed1中的点突变直接影响其被生长素降解。油菜中包含ED1等3个同源拷贝，各个拷贝对株高的影响不一。酵母互作实验表明这3个IAA7拷贝与生长素受体以及ARFs的互作强弱不同。同时，研究发现ARF8与BZR1存在互作关系，且通过Bifc实验验证。因此，ED1可以通过ARF8与BZR1的互作参与到BR信号途径来调控油菜株型。另外，本项目还图位克隆了1个控制株高的功能基因，申请3项国家发明专利，其中获批1项。借助基因编辑创制出油菜矮杆多分枝和矮杆紧凑型材料2份。本研究从种质创新，分子标记开发和基因克隆到理论突破，系统研究株型新基因的功能和作用机理，获得的突变材料可以为油菜高产株型育种提供可利用的种质资源。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Fine-mapping and transcriptome analysis of a candidate gene controlling plant height in Brassica napus L.
甘蓝型油菜株高控制候选基因的精细定位和转录组分析。
  • DOI：
    10.1186/s13068-020-01687-y
  • 发表时间：
    2020-03-10
  • 期刊：
    BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Wang, Xiaodong;Zheng, Ming;Hua, Wei
  • 通讯作者：
    Hua, Wei
Three BnaIAA7 homologs are involved in auxin/brassinosteroid-mediated plant morphogenesis in rapeseed (Brassica napus L.)
三个 BnaIAA7 同源物参与油菜 (Brassica napus L.) 中生长素/油菜素类固醇介导的植物形态发生
  • DOI：
    10.1007/s00299-019-02410-4
  • 发表时间：
    2019-04
  • 期刊：
    Plant Cell Reports
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Zheng Ming;Hu Maolong;Yang Hongli;Tang Min;Zhang Liang;Liu Hongfang;Li Xiaokang;Liu Jinglin;Sun Xingchao;Fan Shihang;Zhang Jiefu;Terzaghi William;Pu Huiming;Hua Wei
  • 通讯作者：
    Hua Wei
Knockout of two BnaMAX1 homologs by CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis improves plant architecture and increases yield in rapeseed (Brassica napus L.)
通过 CRISPR/Cas9 靶向诱变敲除两个 BnaMAX1 同源物可改善油菜 (Brassica napus L.) 的植物结构并提高产量
  • DOI：
    10.1111/pbi.13228
  • 发表时间：
    2019-08-13
  • 期刊：
    PLANT BIOTECHNOLOGY JOURNAL
  • 影响因子：
    13.8
  • 作者：
    Zheng, Ming;Zhang, Liang;Hua, Wei
  • 通讯作者：
    Hua, Wei

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    刘刚;江晓锋;郭亚勋;辛妍丽;梁嘉浩;周露;郑明
  • 通讯作者：
    郑明

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郑明的其他基金

油菜株型调控基因DMB1的功能研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    56 万元
  • 项目类别：
    面上项目
油菜株型调控基因DMB1的功能研究
  • 批准号：
    32172095
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    56.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目

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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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