玉米黄素合成相关基因BCH参与调节菊花抗强光的分子机理解析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31902066
  • 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:
    C1507.观赏园艺学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

During the growth period, strong light is an important factor affecting plant growth. We had found that the β-carotene hydroxylase gene BCH cloned from Chrysanthemum morifolium was induced by strong light and played an important role in the regulation of zeaxanthin to protect the Chrysanthemum morifolium from injury caused by high light. However, the upstream regulation mechanism of Chrysanthemum morifolium BCH is still not very clear. We proposed to use the cut flower Chrysanthemum morifolium ‘Puma sunny’ as the acceptor material, to construct the overexpression vector and the microRNA interference vector, and to identify the function of the gene under strong light stress through the transgenic pathway; then, the wild and the transgenic strain are to be treated with strong light. Morphological, fluorescence parameters and zeaxanthin content are assessed, and the RNA-seq technology is used to analyze and screen the genes involved in the regulation. At the same time, the promoter region of BCH gene is cloned, and the photoresponsive elements sequences are obtained and screened by yeast one-hybrid technique. The upstream transcription factor is then analyzed for its molecular regulatory mechanism. All the results will well elucidate the function and resistance mechanism of Chrysanthemum morifolium BCH gene and provide theoretical basis for plant breeding and improvement of new resistance varieties.
生长期内强光是影响植物生长的重要因素, 课题组研究发现从菊花中克隆的β–胡萝卜素羟化酶基因BCH受强光诱导,参与调节生成玉米黄素,在保护菊花免受强光伤害方面发挥重要作用。然而,菊花BCH上游调控机制目前还不是很清楚。项目组拟以切花菊‘清露’为受体材料,构建超表达载体和microRNA干扰载体,通过转基因途径鉴定该基因在强光胁迫下的功能;然后,用强光处理野生株和转基因株,观测形态学、荧光参数和玉米黄素含量等方面的抗逆表现,并借助RNA-seq技术分析、筛选参与调控的基因,同时克隆BCH基因启动子区,获得光响应元件序列,应用酵母单杂交技术筛选上游转录因子,然后分析其分子调控机理。最终阐释菊花BCH基因的功能及抗强光的分子机制,为进一步选育和改良植物抗强光新品种奠定理论基础。

结项摘要

强光是影响切花菊产量和品质的重要逆境因子,抗强光胁迫相关基因β-胡萝卜素羟化酶基因CmBCHs的获得和抗强光的分子机制研究,将大大促进菊花及其他园艺作物抗强光新品种选育和改良。本项目构建了转化和非转化菊花‘神马’分别在正常光照和强光胁迫下的转录组数据库,获得4组差异表达基因。结果表明差异表达基因注释与生物过程类别中的次级代谢、微生物响应、非生物胁迫响应等相关;与分子功能类别中抗氧化、脂质代谢相关;与细胞组分类别中细胞壁、质体、呼吸链等相关。将构建的正义表达载体进行了拟南芥的转化,获得了菊花CmBCH1和CmBCH2转拟南芥株系各3个;以转CmBCH1和CmBCH2基因拟南芥和野生型(WT)为试验材料,在正常光照和强光处理下,进行形态、生物量、荧光参数、光合参数、色素含量、相关基因等指标的测定,比较不同株系在强光条件下的抗逆表现。结果表明CmBCH1和CmBCH2过量表达促进了类胡萝卜素合成相关基因表达量上调和光诱导基因的变化,使植株产生额外的叶绿素、玉米黄质和叶黄素,在强光下维持电子传递系统的完整性,降低了PSII反应中心的光抑制程度,从而更好地在强光条件下正常生长。扩增CmBCH1和CmBCH2基因上游启动子区,然后在Plant CARE上预测光响应相关的顺式作用元件。构建了菊花‘神马’叶片酵母单杂三框均一化cDNA文库。利用启动子全长序列构建诱饵载体,完成了bchpro-l Pro启动子筛库试验,最终在叶片cDNA 酵母文库中筛选并验证了钴离子跨膜转运蛋白ABCI12和脂肪酸羟化酶FAH与CmBCHs基因启动子互作。通过本项目的实施,进一步阐明了CmBCHs基因在抗强光过程的功能,为菊花及其他园艺作物抗强光遗传改良和高光效育种的定向设计提供更多的有效基因储备。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
菊花 CmSDHs 基因的克隆和功能分析
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.020.005614
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘阳;刘佳慧;张月;韩霜
  • 通讯作者:
    韩霜
Comparison of the transcriptomic responses of two Chrysanthemum morifolium cultivars to low light
两个菊花品种对弱光的转录组响应比较
  • DOI:
    10.1007/s11033-021-06729-8
  • 发表时间:
    2021-10-23
  • 期刊:
    MOLECULAR BIOLOGY REPORTS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Han, Shuang;Zhang, Qingchen;Pei, Dongli
  • 通讯作者:
    Pei, Dongli
商丘地区草莓叶斑病的分离与鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    北方园艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱晓琴;张奇;郑爱珍;韩霜;裴冬丽
  • 通讯作者:
    裴冬丽
硼胁迫对辣椒光合特性和生长发育的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    北方园艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩霜;崔钰杰;燕晓丹;刘卫敏;韩壮;裴冬丽
  • 通讯作者:
    裴冬丽
Optimisation of the amount of nitrogen enhances quality and yield of pepper
优化施氮量提高辣椒品质和产量
  • DOI:
    10.17221/123/2021-pse
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Optimisation of the amount of nitrogen enhances quality and yield of pepper
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuang Han;Xiaoqin Zhu;Dongmei Liu;Libo Wang;Dongli Pei
  • 通讯作者:
    Dongli Pei

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其他文献

丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1对缺氧诱导因子-1转录活性调节机制的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
    中华医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔泰东;刘长江;时永全;杜昱蕾;韩霜;樊代明
  • 通讯作者:
    樊代明
缺氧状态下丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1在胃癌细胞系SGC7901中的过表达及其意义
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘长江;时永全;韩者艺;薛妍;潘阳林;申慧琴;杜静平;韩霜;乔泰东;樊代明
  • 通讯作者:
    樊代明
甘油添加量对兔皮明胶膜性能与结构的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于玮;韩霜;黄丹丹;张宇昊
  • 通讯作者:
    张宇昊
大目金枪鱼皮胶原明胶化过程中酸碱浓度对明胶理化性质的影响
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014767
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙艺;韩霜;马良;蔡路昀;张宇昊
  • 通讯作者:
    张宇昊
预处理对酶解过程中胶原 ACE 抑制肽释放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    现代食品科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘轶;杨晖;韩霜;张宇昊
  • 通讯作者:
    张宇昊

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

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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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