杨树类黄酮合成途径下游关键酶基因的功能鉴定及其转录调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370672
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1610.林木遗传育种
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Poplar (Populus spp.) is a widespread forest tree with significant economic and ecological importance worldwide but the species is susceptible to different fungal diseases. Flavonoids occur in many plant species and play an important role in defense against herbivores and pathogens. Condensed tannins are the polyphenolic compounds synthesized via ?avonoid biosynthetic pathway. Condensed tannins also act as potential antioxidants with bene?cial effects for human health by protecting against free radical-mediated injury and cardiovascular diseases. The increase of condensed tannins accumulation in forage crops can protect ruminants against pasture bloat. Additionally, condensed tannins also contribute to the taste of numerous fruits and beverages, such as fruit juices, tea and wine. Thus, it is important to determine the mechanisms of flavonoid biosynthesis in planta.The early steps of flavonoid biosynthetic pathway of condensed tannins is considered to be catalyzed by leucoanthocyanidin reductase (LAR), converting leucocyanidin to catechin. Leucoanthocyanidin is also the substrate for anthocyanidin synthase (ANS) to produce anthocyanidin, and then converted to the other condensed tannin precursors, epicatechins, by the catalyzation of anthocyanidin reductase (ANR). Many questions related to the biosynthetic mechanism of condensed tannins in plants still remain unclear. With the completion of the P. trichocarpa genome sequencing, a wide range of genomic and genetic resources are now available for this species, thus Populus has been selected as a model legume for biochemical, genetic and genomic studies. The overall objective of this proposal is to investigate functions of PtrLARs,PtrANRs and PtrMYB006 in biosynthesis of flavonoids in Populus. To accomplish this research, we will firstly isolate PtrLARs,PtrANRs and PtrMYB006 as well as their promoters from poplar. And then we will analyze the sequences of these genes, and investigate their expression profiles at different tissues of Populus. Furthermore, the enzyme activity of PtrLAR and PtrANR will be determined via in vitro assay. On the another hand, transcription activition of PtrMYB006 will be analyzed by yeast hybridization and its function of transcriptional regulation involved in flavonoid biosynthetic pathway will charactered in transgenic poplar plants. Finally, we will figure out the molecular control of biosynthesis of flavonoids in transgenic poplar plants. Transgenic plants will be further evaluated for resistance to infection by pathogenic fungi and insects.
杨树是我国重要的经济林木,但大规模种植导致病虫害的危害日益严重,杨树抗病虫害育种已迫在眉睫。类黄酮物质是植物中广泛存在的一类次生代谢产物,其在植物防御体系中扮演重要角色。因此,搞清类黄酮生物合成途径及其调控机制对于提高植物抗病虫害能力具有十分重要的意义。为此,本项目在已克隆杨树类黄酮合成途径下游关键酶基因PtrANR、PtrLAR及其转录因子PtrMYB006基础上,拟:①采用qRT-PCR和启动子分析明确其组织表达特性; ②蛋白体外表达鉴定关键酶的代谢活性; ③通过拟南芥转化和遗传互补试验解析关键酶的催化功能; ④在转基因杨树中考察其对该途径上其它结构基因表达水平的影响;⑤酵母单杂交试验搞清PtrMYB006转录活性;⑥EMSA分析阐明PtrMYB006对结构基因的转录调控作用; ⑦病虫接种试验评价转基因毛白杨的病虫害抗性。最终筛选出抗病虫害的转基因杨树材料,为将来杨树抗性育种奠定基础。

结项摘要

杨树是我国重要的经济林木之一,但大规模种植导致病虫害的危害日益严重。而类黄酮物质是植物中广泛存在的一类次生代谢产物,其在植物防御体系中扮演重要角色。为此,本项目以杨树为材料,已克隆杨树类黄酮合成途径下游关键酶基因PtoLAR1、PtoLAR3、PtoANR和 PtoMYB6基础上,采用qRT-PCR和启动子分析显示,PtoANR、PtoLAR1和PtoLAR3在根中表达量最高,其次是茎、成熟叶片,在幼叶和叶柄中含量较低。PtoMYB6在毛白杨幼叶中表达最高,其次是根、茎和韧皮部,在成熟叶片中表达量较低。通过拟南芥遗传互补试验证明,杨树PtoANR1基因具有拟南芥ANR类似的功能。酵母杂交试验和亚细胞定位分析显示PtoMYB6是一个定位于细胞核的有转录激活因子。超量表达PtoANR1、PtoLAR1/3和PtoMYB6均导致转基因植株中花青素和缩合单宁含量显著增加,显示这些基因均参与了花青素和单宁的生物合成。而超量表达PtoMYB6导致转基因株系中类黄酮关键酶基因的表达量均明显提高。EMSA分析显示PtoMYB6可通过直接结合类黄酮合成关键酶基因启动子调控单宁和花青素的合成。转超表达PtrLAR3基因杨树的抗病分析表明,超表达PtrLAR3能有效抑制黑斑病菌丝的生长,从而提高转基因杨树对真菌病的抗性。本项目的研究初步搞清了杨树的类黄酮生物合成途径及其转录调控机制,对于提高杨树抗病害能力具有十分重要的意义。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
PtoMYB92 is a Transcriptional Activator of the Lignin Biosynthetic Pathway During Secondary Cell Wall Formation in Populus tomentosa
PtoMYB92 是毛白杨次生细胞壁形成过程中木质素生物合成途径的转录激活剂。
  • DOI:
    10.1093/pcp/pcv157
  • 发表时间:
    2015-12-01
  • 期刊:
    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Li, Chaofeng;Wang, Xianqiang;Luo, Keming
  • 通讯作者:
    Luo, Keming
Efficient CRISPR/Cas9-mediated Targeted Mutagenesis in Populus in the First Generation.
第一代杨树中 CRISPR/Cas9 介导的高效定点诱变
  • DOI:
    10.1038/srep12217
  • 发表时间:
    2015-07-20
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Fan D;Liu T;Li C;Jiao B;Li S;Hou Y;Luo K
  • 通讯作者:
    Luo K
Identification and characterization of a wood-associated NAC domain transcription factor PtoVNS11 from Populus tomentosa Carr.
毛白杨 Carr 中木材相关 NAC 结构域转录因子 PtoVNS11 的鉴定和表征。
  • DOI:
    10.1007/s00468-015-1188-1
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
    TREES-STRUCTURE AND FUNCTION
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Yang Li;Hou Yisu;Zhao Xin;Lu Wanxiang;Li Yongli;Yang Fan;Tang Shaohu;Luo Keming
  • 通讯作者:
    Luo Keming
PtrWRKY73, a salicylic acid-inducible poplar WRKY transcription factor, is involved in disease resistance in Arabidopsis thaliana.
PtrWRKY73 是一种水杨酸诱导的杨 WRKY 转录因子,参与拟南芥的抗病性。
  • DOI:
    10.1007/s00299-015-1745-5
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
    Plant cell reports
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Duan Y;Jiang Y;Ye S;Karim A;Ling Z;He Y;Yang S;Luo K
  • 通讯作者:
    Luo K
PtrMYB57 contributes to the negative regulation of anthocyanin and proanthocyanidin biosynthesis in poplar
PtrMYB57 有助于杨树花青素和原花青素生物合成的负调控
  • DOI:
    10.1007/s00299-017-2151-y
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    PLANT CELL REPORTS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Wan Shuzhen;Li Chaofeng;Ma Xiaodong;Luo Keming
  • 通讯作者:
    Luo Keming

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其他文献

棉花PTS2受体基因(GhPex7)的克隆及表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
    遗传学报,2003,30(9):823-829
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李德谋;肖月华;罗明;侯磊;罗小英;罗克明;裴炎*
  • 通讯作者:
    裴炎*
应用CRISPR/Cas9技术在杨树中高效敲除多个靶基因
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    遗传
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冉玲玉;姜渊忠;刘瑞;罗克明
  • 通讯作者:
    罗克明
棉花GA 20-氧化酶基因转毛白杨的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕立堂;李义;罗克明;邓伟
  • 通讯作者:
    邓伟
过量表达LAR3和Bbchit1以提高毛白杨对叶枯病的抗性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    林业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗克明
  • 通讯作者:
    罗克明

其他文献

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罗克明的其他基金

细胞分裂素调控杨树木材发育的分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
毛白杨miR476a靶向调控PPR231基因促进不定根发生的分子机制研究
  • 批准号:
    31870657
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
用于转基因杂交作物生物安全隐患控制的基因自动删除系统的构建
  • 批准号:
    31171620
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    67.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
一种解决转基因植物生物安全隐患的基因自动删除系统的改良研究
  • 批准号:
    30871576
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

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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