IAA和蔗糖参与调控文冠果不同位置雌蕊选择性发育的机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870573
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1605.树木生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Hermaphrodite flowers are too less to limit the yield of seeds. Flower position determines the fate of pistil development during sex differentiation. Auxin and sucrose in apical dominance plays an important role in the regulation of pistil development. However, the regulation mechanism of auxin and sucrose involved in pistil development of different position is remain unclear. Yellow horn(Xanthoceras sorbifolia Bunge)is polygamous flowers and it is andromonoecious. In this research project, we are going to use the established system of regulating pistil development in Xanthoceras sorbifolia, and use the pistil from three different positions, the top inflorescence, lateral inflorescence and the first inflorescence after removing the top inflorescence as the experimental materials. The impact of the content growth and decline, transport sequencing of auxin and sucrose on pistil development will be measured and analyzed through Spectral mass spectrometry combined with selective ion monitoring (GC-MS/SIM). Some of the key differentially expressed genes (DEGs), which is related with auxin and sucrose involved in regulating pistil development in different positions during flower sex differentiation, will be identified and screened through several new technique such as transcriptome sequencing (RNA-seq) and Quantitative Real-time PCR(qRT-PCR). And the key candidate genes will be cloned and the function be analyzed through Western Blotting,gene over-expression analysis, yeast two-hybrid system. In addition, a molecular interactions regulating network model will be constructed, and be aimed at reveal the molecular mechanism of auxin and sucrose involved in regulating the pistil selection development destiny during sex differentiation in Xanthoceras sorbifolia Bunge., thus to provide an important theoretical basis for further clarify the regulation mechanism of the flower location determined its pistil development destiny during flower sex differentiation.
花性别分化过程中,位置决定雌蕊发育的命运,顶端优势中IAA和蔗糖在调控雌蕊发育中起重要作用,但对IAA和蔗糖参与调控不同位置雌蕊发育的机理尚不清楚。文冠果为杂性花,两性花过少,限制了种子的产量。本项目利用文冠果雌蕊发育调控研究系统,以顶花序、侧花序和去顶后第一侧花序三种不同位置雌蕊为材料,采用气谱-质谱联用/选择离子监测法(GC-MS/SIM)测定分析IAA和蔗糖的含量消长和转运对雌蕊发育的影响;利用转录组测序和实时荧光定量PCR等技术鉴定和筛选IAA和蔗糖参与调控不同位置雌蕊发育的关键差异表达基因(DEGs);采用RACE法、Western Blotting分析、过表达分析和酵母双杂交等技术克隆与分析关键候选基因功能,构建分子互作调控网络模型,旨在阐释IAA和蔗糖参与调控文冠果不同位置雌蕊选择性发育的分子机理,进而为阐明位置决定雌蕊发育命运的调控机理提供重要理论依据。

结项摘要

花性别分化过程中,位置决定雌蕊发育的命运,顶端优势中IAA和蔗糖在调控雌蕊发育中起重要作用,但对IAA和蔗糖参与调控不同位置雌蕊发育的机理尚不清楚。文冠果为杂性花,两性花过少,限制了种子的产量。本项目以顶生花序、侧生花序和转化花序(去顶后第一侧花序)三种不同位置雌蕊为材料,结合注射蔗糖、环剥、喷IAA及TIBA处理,采用液-质谱联用(LC-MS)和ELISA法测定不同位置雌蕊中IAA、GA3和ABA含量,利用分光光度法测定蔗糖、葡萄糖、果糖、总糖含量及蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,结果表明三个位置雌蕊发育相互关联,去顶后促进转化花序雌蕊发育。各期蔗糖、葡萄糖、总糖含量高,有利于雌蕊发育。外源蔗糖在顶生花序、侧生花序中主导逆转IAA对蔗糖的抑制调运作用;外源IAA在侧生花序中主导逆转IAA对蔗糖的抑制调运作用。IAA在一定阈值范围内对蔗糖调运起抑制作用,否则逆转调运作用。这与顶端优势理论中IAA调运蔗糖的观点不同。顶生花序I期ABA含量高,抑制雌蕊发育。利用转录组测序和实时荧光定量PCR等技术筛选和鉴定IAA和蔗糖参与调控不同位置雌蕊发育的5个关键差异表达基因,转运抑制响应蛋白TIR1、糖不敏感基因SIS3等;采用RACE法、Western Blotting分析、过表达分析和酵母双杂交、BiFC、Co-IP和亚细胞定位等技术克隆与分析TIR1和SIS3基因功能,二者表达量较一致,在 I期上调表达,促进雌蕊发育;TIR1和SIS3有互作,推测TIR1介导Aux/IAA蛋白酶体降解和生长素调节转录的生长素受体,在细胞核中与SIS3 E3泛素蛋白连接酶互作,SIS3抑制Smad3磷酸化,避免细胞过度纤维化死亡,节约蔗糖。TIR1和SIS3共同参与IAA和蔗糖调控文冠果雌蕊发育的信号通路。研究可为重新阐释顶端优势理论及指导栽培生产提供重要理论依据和实践指导。

项目成果

期刊论文数量(6)
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 strong competitive role of 2n pollen in several polyploidy hybridizations in Rosa hybrida
2n花粉在蔷薇多倍体杂交中的强竞争作用
  • DOI:
    10.1186/s12870-019-1696-z
  • 发表时间:
    2019-04-04
  • 期刊:
    BMC PLANT BIOLOGY
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Gao, Shu-min;Yang, Mu-han;Zhou, Yan
  • 通讯作者:
    Zhou, Yan
Colchicine induction of 'Old Blush' 2n pollen for the hybridization and breeding of tetraploid rose.
秋水仙碱诱导“Old Blush”2n 花粉用于四倍体玫瑰的杂交和育种
  • DOI:
    10.7717/peerj.11043
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    PeerJ
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Gao S;Sun Y;Zhou Y
  • 通讯作者:
    Zhou Y
文冠果雌蕊发育及其糖分积累的生理机制研究.. 2020, 7:1-8+13
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国野生植物资源
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    景文昭;高述民
  • 通讯作者:
    高述民
CMLs参与调控植物花粉授粉竞争的作用
  • DOI:
    10.13332/j.1000
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高述民;杨慕菡;祝园园;周燕
  • 通讯作者:
    周燕
In vitro production and distribution of flavonoids in Glycyrrhiza
甘草中黄酮类化合物的体外生产和分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    J Food Sci Technol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yan Zhou;Yanhong Jiao;Yahong Sun;Shumin Gao
  • 通讯作者:
    Shumin Gao

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其他文献

文冠果(Xanthoceras sorbifolia Bunge.)研究进展
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文冠果花药总RNA提取方法研究
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    李凤兰
油松卵细胞内蛋白泡动态变化及与卵细胞发育相关特异蛋白质的研究
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  • 期刊:
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胡杨雌花的离体培养和不定根诱导
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  • 作者:
    高述民;周燕
  • 通讯作者:
    周燕

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高述民的其他基金

文冠果雄花性别决定中胚珠选择性败育特异基因的分离及功能分析
  • 批准号:
    30671709
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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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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