漆酶基因家族扩张与林木木质素积累之间的相关性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500547
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1610.林木遗传育种
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Copy number variation of gene family plays important roles in the key traits and new adaptation of forestry trees. Lignin contents in forestry trees are higher than that in herbs. In the lignin biosynthesis, laccase is the key enzyme to catalyze lignin polymerization. Our previous study found that laccase gene family had significantly expanded in Populus genome after divergence of Populus and Arabidopsis. But the functions of the expanded laccase genes and whether this expansion affects the lignin accumulation of forestry trees remain unclear. To address these questions, this study will focus on Populus laccase gene family. First, we will identify all the laccase genes in the Populus genome and investigate the evolutionary patterns of this family in plants. Second, the expression patterns and the subcellular localization of Populus laccases will be examined. Third, the enzyme activities of Populus laccase proteins will be investigated. Fourth, we will transform the expanded Populus laccase genes into Arabidopsis mutants and test their functions. Finally, by integrating all the results of molecular evolution, gene expressions and protein functions, this study investigate the internal connection between laccase gene expansion and accumulation of lignin in poplar. This study will provide a typical model about how copy number variation of gene family shapes natural variation in forestry trees.
基因家族拷贝数变异是塑造不同物种表型和适应性性状的一个重要机制。与草本植物相比,林木中木质素有显著积累,我们的前期研究发现木质素合成代谢途径重要基因家族“漆酶家族”在杨树中发生了显著扩张,这种扩张是否贡献于杨树木质素的高度积累呢?为了回答这一科学问题,本项目以杨树漆酶基因家族为研究对象,从比较功能基因组学层面,揭示杨树漆酶基因家族特异性扩张的分子机制,阐明扩张后的功能分化模式,以及漆酶家族的扩张与杨树木质素高度积累之间的联系,从而逐步揭示基因家族拷贝数变异与林木表型和适应性性状之间的内在联系。本项目的研究为林木遗传改良提供候选基因资源和新的理论依据。

结项摘要

林木关键性状形成的遗传机制解析是林木定向改良的理论基础。本项目以杨树为研究材料,针对林木木质素合成的分子机制及杨树缺铁响应机制开展研究。以木质素合成代谢途径重要基因家族漆酶家族(laccase)为研究对象,分析了LAC基因家族在基因组中的分布特点、成员组成和基因谱系关系以及该基因家族在杨树中发生特异性扩张之后的功能进化特点。对缺铁条件下,杨树生理,生化和转录组特征进行分析。发现缺铁条件下,叶绿素合成和光合作用途径受到极大抑制。这些途径的抑制导致萎黄和枝条生长受阻。尽管两种光合系统(PSI和PSII)在缺Fe条件下都受到抑制,但PSI受到的影响比PSII更严重、更早。缺铁还导致根的生长和根中二价金属离子的积累增加。在Fe缺乏反应的晚期,NRAMP1被诱导以促进Fe2+摄取。这表明杨树缺铁晚期,NRAMP1可能取代了我们熟知的IRT1,成为主要的Fe2+转运蛋白。结果已投稿并返回修改中。

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)
The complete chloroplast genome sequence of Populus wilsonii and its phylogenetic analysis.
杨树叶绿体基因组全序列及其系统发育分析
  • DOI:
    10.1080/23802359.2017.1413291
  • 发表时间:
    2017-12-08
  • 期刊:
    Mitochondrial DNA. Part B, Resources
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Han XM;Wang YM;Liu YJ
  • 通讯作者:
    Liu YJ

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其他文献

杨树14-3-3基因家族的分子进化及表达模式研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘妍婧;杨海灵;王彩玲;陆海
  • 通讯作者:
    陆海

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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