基于水稻代谢组分全基因组关联的萜烯合酶基因的功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31400273
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    李洋
  • 依托单位：
    华中农业大学
  • 学科分类：
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 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

Rice is the most important crop in the world. In recent years, decreased rice yield caused by high temperature, drought, pests and other adversities has attracted worldwide public attention in the world. Terpenoids play an important role in the process of resisting to pests and diseases and the content of terpenoids varies in different rice varieties. In this study, terpenoids were extracted from the pre-use HPLC-MS and GC-MS determination of metabolites. In addition, rice metabolic components genome-wide association (mGWAS) analysis method was used to locate the genes of terpene synthase which are predicted to be involved in controlling the composition and content of terpenoids in rice. Over-expression and RNAi rice lines will also be constructed using gateway system and Agrobacterium-mediated transformation method. Then the function and mechanisms of these terpene synthase genes in pest resistance will be validated with positive transgenic rice lines. This study will provide a certain theoretical way for people to understand the function of terpene synthase genes and the functional mechanism of terpenoids in disease resistance, which will ultimately explore a new way to cultivate new rice varieties resistant to diseases and insects in the future.
水稻是全世界最重要的粮食作物之一。近年来由高温、干旱、病虫害等多种逆境带来的水稻减产已引起水稻种植区国家的关注。萜烯类化合物在水稻抵御病虫害过程中发挥了重要作用，不同水稻品种的萜烯类化合物含量不同。本研究从前期用HPLC-MS及GC-MS测定的代谢物中提取萜类化合物，利用水稻代谢组分全基因组关联（mGWAS）研究将代谢物和水稻品种的基因型关联，定位控制水稻萜类化合物成分及含量变化的萜烯合酶基因。在此基础上，从萜类化合物含量高的水稻品种中克隆相关基因，经测序鉴定正确后将基因在原核系统中表达并测定相关酶活。同时利用gateway系统构建超表达及RNAi载体并利用农杆菌介导法转化水稻，对遗传转化的超表达和RNAi品系进行抗病虫害的功能鉴定和机制研究。本研究为人们了解水稻萜烯合酶基因的功能以及萜烯类化合物参与水稻抗病虫害过程提供了一定的理论参考，为培育抗病虫害水稻新品种探索出一条新途径。

结项摘要

萜类化合物作为植物激素、色素、小分子植保素的合成前体或组成成分，除了在植物生长、发育中起着重要作用外，还在植物的抗逆境反应如抗虫和非生物胁迫中也发挥着重要作用。在植物体内，萜类合成酶（环化酶）是合成萜类化合物的关键酶。因此，萜类合成酶基因的克隆、分离、表达和调控成为研究热点。为进一步确证萜烯合酶基因在水稻中的功能，我们对水稻进行紫外及虫胁迫诱导处理后结合代谢研究方法GC-MS，检测到了6种单萜类物质α-蒎烯、β-月桂烯、柠檬烯、罗勒烯、芳樟醇、香叶醇，2种倍半萜类物质trans-橙花叔醇和trans-金合欢醇，同时结合转录水平的变化找到了控制这些逆境下产生萜类的关键萜烯合酶基因。在我们发现的基因中有四个基因LOC_Os01g23530、LOC_Os07g11790、LOC_Os08g07080和LOC_Os10g34790对水稻逆境胁迫诱导下挥发性萜类的产生贡献最大，同时发现了控制trans-金合欢醇和芳樟醇合成的关键位点。这一结果有助于萜类的进化研究。同时我们将LOC_Os01g23530、LOC_Os07g11790、LOC_Os08g07080和LOC_Os10g34790转化到了ZH11中，获得了稳定表达的T1代转基因植株。相关的结果已在生物工程上发表一篇，正投稿一篇英文，还有一篇英文在准备中。

项目成果

期刊论文数量（1）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
GC-MS/MS法分析水稻叶子单萜倍半萜类化合物的组成
  • DOI：
    10.12677/bp.2017.74008
  • 发表时间：
    2017-12
  • 期刊：
    生物过程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李洋;殷焕然
  • 通讯作者：
    殷焕然

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其他文献

低合金钢Q345的深熔TIG焊研究
  • DOI：
    10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.s.026
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    上海交通大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    樊文飞;罗震;冯悦峤;李洋;敖三三
  • 通讯作者：
    敖三三
基于HDH的沼液浓缩过程的厂级动态控制设计
  • DOI：
    10.16866/j.com.app.chem201901005
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    计算机与应用化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李想;李想;薄翠梅;薄翠梅;李俊;李俊;张广明;张广明;李洋;李洋;凌祥;凌祥
  • 通讯作者：
    凌祥
球团干燥过程的数学建模与数值模拟研究
  • DOI：
    10.13403/j.sjqt.2018.04.054
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    烧结球团
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李洋;李伯全;张西良;修晓波;陈彩俊;史玉坤;孙玥
  • 通讯作者：
    孙玥
大功率并网风电机组状态监测与故障诊断研究综述
  • DOI：
    10.16081/j.issn.1006-6047.2016.01.002
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    电力自动化设备
  • 影响因子：
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  • 作者：
    李辉;胡姚刚;李洋;杨东;梁媛媛;欧阳海黎;兰涌森
  • 通讯作者：
    兰涌森
裂缝对渗流场影响的数值模拟方法研究
  • DOI：
    10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.05.017
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    西北农林科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高笑;李宗利;李洋
  • 通讯作者：
    李洋

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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