基于木质素合成调控的WRKY转录因子在三叶木通抗病过程中的分子机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31560075
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    39.0万
  • 负责人：
    文锋
  • 依托单位：
    九江学院
  • 学科分类：
    C0205.植物与环境互作
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

WRKY transcription factors (TFs) play essential roles in plant defense in response to phytopathogen, but the molecule mechanism of WRKY TFs involved in plant defense via pathogen induced lignin biosynthesis pathway is not yet clear. On the current situation of the artificial planted Akebia trifoliata were susceptible to pathogen, the project is planning to investigate the mechanism of the WRKY TFs regulated lignin biosynthesis in pathogen induced plant defense in A. trifoliata base on our prevous research on A. trifoliata WRKY TFs. Firstly, the relationship btween WRKY TFs and lignin biosynthesis will be clarified by analyzing the expression level of WRKY TFs and lignin content. Secondly, to understand the physiological function of WRKY TFs, the subcellular location and transcription activation of WRKY TFs will be investigated. Thirdly, the mechanism of WRKY TFs involved in pathogen-induced plant defense will be investigated by determining the changes of Akebia trifoliata physiological and biochemical indexes and lignin content after pathogen treatment. Importantly, the project will foucs on the question how WRKY TFs regulate the key enzymes of JA and lignin biosynthesis in response to phytopathogen in A. trifoliata. This project can provide theoretical support for investigating the disease mechanisms and the important function of WRKY TFs in A. trifoliata disease resistance. And this project will also provide a research basis for gaining a disease-resistant A. trifoliata varieties by genetic engineering method.
WRKY转录因子在植物抵抗病菌侵害的过程中扮演重要角色，但病菌诱导的基于木质素合成调控的WRKY转录因子在抗病过程中的分子机制目前尚不清楚。栽培环境下的三叶木通是易受病菌感染的群体，病害是制约其高产栽培的瓶颈。结合前期对三叶木通WRKY的研究工作基础，拟首先通过分析病菌侵染下植株候选三叶木通WRKY的表达及木质素含量的变化，了解三叶木通WRKY与木质素合成之间的时空特异性关系；其次研究其亚细胞定位、转录活性等，明确其生理功能；进一步研究三叶木通WRKY对病菌侵染后植株生理生化指标和木质素含量的影响，阐明其在病菌诱导的植株抗病中的作用；通过研究三叶木通WRKY与茉莉酸合成以及木质素合成通路中关键酶之间的调控关系，深入阐明其在调控植株抗病性中的分子机制。项目的实施将为三叶木通感病机制和WRKY在病菌诱导的三叶木通抗病性中分子机制的研究提供理论依据和研究基础，对三叶木通抗病良种选育至关重要。

结项摘要

本项目利用生物信息学和分子生物学技术对三叶木通WRKY转录因子家族基因进行了鉴定和表达谱分析，并筛选出与抗病及木质素合成相关的三叶木通WRKY转录因子，初步解析了木质素合成相关三叶木通WRKY转录因子在调控植株抗病性中的分子机制。项目主要工作如下：.1、三叶木通WRKY转录因子家族基因的鉴定和表达谱分析.通过基因克隆和筛选，在三叶木通中鉴定了42个WRKY家族基因，并分析了其基因家族成员的生理生化性质和进化关系。通过荧光定量PCR检测了三叶木通WRKY转录因子家族基因在三叶木通植株不同组织中的表达水平，以及构建在病原菌诱导下三叶木通WRKY转录因子家族基因的表达谱。.2、三叶木通WRKY转录因子的生理生化功能.通过对病原菌诱导抗、感病品种三叶木通WRKY转录因子的表达谱分析，筛选出与抗病及木质素合成相关的三叶木通WRKY转录因子。亚细胞定位结果表明AktWRKY12和AktWRKY33基因在细胞核表达，这与预测其具有参与调控基因表达的转录调控功能的结果是一致的。进一步发现在烟草叶片中过表达AktWRKY33使得病原菌诱导的木质素合成含量增加，而过表达AktWRKY12反而抑制了病原菌诱导的木质素合成，说明两者在调控植株抗病性过程中的生理生化功能可能不同。.3、三叶木通WRKY转录因子调控植株抗病的分子机制.荧光定量PCR结果表明，过表达AktWRKY12和AktWRKY33均能上调病原菌诱导的病程相关蛋白基因表达水平，过表达AktWRKY33正向调控了木质素合成途径关键酶基因的表达，而过表达AktWRKY12对木质素合成途径关键酶基因起负调控作用。进一步通过酵母双杂交实验，研究了三叶木通WRKY转录因子与水杨酸和茉莉酸下游信号通路组分MAPK级联途径成员体外蛋白相互作用，暗示着三叶木通WRKY可能通过调控MAPK级联途径，从而参与了木质素合成代谢途径介导的植物抗病过程。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
The complete chloroplast genome of Holboellia angustifolia (Ranales: Lardizabalaceae), a traditional herbal species.
传统草本植物 Holboellia angustifolia（毛兰目：Lardizabalaceae）的完整叶绿体基因组
  • DOI：
    10.1080/23802359.2019.1674214
  • 发表时间：
    2019-10-04
  • 期刊：
    Mitochondrial DNA. Part B, Resources
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wu X;Li T;Wen F
  • 通讯作者：
    Wen F
MAPK级联及其在植物抗病防卫反应中的研究进展
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1007-7146.2019.06.002
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    激光生物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐良伟;吴小祝;贾明良;李同建;文锋
  • 通讯作者：
    文锋
Genome-wide survey of heat shock factors and heat shock protein 70s and their regulatory network under abiotic stresses in Brachypodium distachyon.
二穗短柄草热激因子和热激蛋白70s及其调控网络在非生物胁迫下的全基因组调查
  • DOI：
    10.1371/journal.pone.0180352
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    PloS one
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Wen F;Wu X;Li T;Jia M;Liu X;Li P;Zhou X;Ji X;Yue X
  • 通讯作者：
    Yue X
Identification and in Silico Characterization of GT Factors Involved in Phytohormone and Abiotic Stresses Responses in Brachypodium distachyon.
二穗短柄草植物激素和非生物胁迫反应中涉及的 GT 因子的鉴定和计算机表征
  • DOI：
    10.3390/ijms20174115
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Wen Feng;Xu Liangwei;Xie Yuebin;Liao Liang;Li Tongjian;Jia Mingliang;Liu Xinsheng;Wu Xiaozhu
  • 通讯作者：
    Wu Xiaozhu
Genome-wide survey and expression analysis of calcium-dependent protein kinase (CDPK) in grass Brachypodium distachyon
草类短柄草钙依赖性蛋白激酶（CDPK）的全基因组调查和表达分析
  • DOI：
    10.1186/s12864-020-6475-6
  • 发表时间：
    2020-01-16
  • 期刊：
    BMC GENOMICS
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Wen，Feng;Ye，Feng;Wu，Xiaozhu
  • 通讯作者：
    Wu，Xiaozhu

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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]
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          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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