高温影响水稻不同Wx等位基因表达及直链淀粉含量的分子机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500972
  • 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:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 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

During rice grain filling stage, the high temperature is an important factor which can affect grain quality, especially the starch composition and structure. Therefore, it is an important research direction to study the regulation mechanism of rice grain starch quality responding to high temperature, which will contribute to generate rice cultivars with steady high quality. The Wx gene is the key genetic factor controlling amylose content in rice grain, which are one of the most important determinants of rice grain quality. There are several alleles of Wx gene in rice, and their expression as well as the amylose content has been reported to be affected by the environmental conditions including high temperature during grain filling. But, the molecular regulation mechanism is not clear. In this project, a series of near-isogenic lines (NILs) carrying different Wx alleles (Wxa,Wxb,Wxin,Wxmw,Wxlsv,wx) and transgenic rice lines with different site-directed mutations in the Wx gene will be used. All the materials will be treated with high temperature at filling stage, and systematical analyses will be carried out to compare for the similarities and differences of rice grain quality and Wx allele’s expressions responding to different temperature. On this basis, we will further investigate the molecular regulation mechanism of Wx allele’s expressions responding to high temperature by technologies including site-directed mutation, expression in vitro and DNA methylation. These results will reveal the molecular regulation mechanism of high temperature influencing on Wx expression and amylose content, and provide theoretical basis to breed high temperature-insensitive rice variety with high quality.
灌浆结实期高温是影响稻米品质的重要因素,因此研究高温条件下稻米淀粉形成过程的调控机制是培育具有稳定优质性状的水稻品种的一个重要研究方向。Wx基因是控制直链淀粉含量的关键基因,也是稻米品质改良的重要研究对象。Wx基因表达易受温度等环境因素的影响,是影响稻米品质的重要因素。本项目以已经创建的具有不同Wx等位基因的近等基因系(Wxa,Wxb,Wxin,Wxmw,Wxlsv,wx)、以及Wx人工突变转基因水稻为材料,在灌浆结实期进行高温处理,系统分析携带不同Wx等位基因近等基因系材料在稻米品质、目的基因表达特性等方面对高温响应的异同;在此基础上,借助定点突变与体外表达、DNA甲基化水平检测等技术,深入解析不同Wx等位基因表达对高温响应的分子调控机制。通过研究,期望能阐明高温影响Wx基因表达和直链淀粉含量的分子机制,进而为高温钝感性优质水稻材料的培育提供理论和实践依据。

结项摘要

灌浆结实期高温是影响稻米品质的重要因素,因此研究高温条件下稻米淀粉形成过程的调控机制是培育具有稳定优质性状的水稻品种的一个重要研究方向。Wx基因是控制直链淀粉含量的关键基因,也是稻米品质改良的重要研究对象。Wx基因表达易受温度等环境因素的影响,是影响稻米品质的重要因素。本项目以已经创建的具有不同Wx等位基因的近等基因系(Wxa,Wxb,Wxlsv,Wxin,Wxmp,Wxop,wx)以及Wx人工突变转基因水稻为材料,在灌浆结实期进行高温处理,系统分析携带不同Wx等位基因近等基因系材料在稻米品质、目的基因表达特性等方面对高温响应的异同,明确了其中的规律性。利用遗传背景单一的日本晴Wx近等基因系进一步开展了相关的分子机制研究,在可变剪切调控以及甲基化调控方面取得一定的进展。同时利用多组学分析的手段宏观阐述高温对水稻籽粒中基因表达调控的影响,确定了差异表达基因,结合SSRG基因的共表达基因进一步选出用于淀粉合成调控网络研究的候选基因,并且通过CRISPR-Cas9的手段创建相关的突变材料,围绕淀粉品质形成展开基因功能研究。此外,通过多学科结合的手段(数学建模、物理化学和酶学)试图阐述水稻灌浆各时期直链和支链淀粉合成之间的相互作用以及其对高温的响应。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
The brassinosteroid-regulated transcription factors BZR1/BES1 function as a coordinator in multisignal-regulated plant growth
油菜素类固醇调节的转录因子 BZR1/BES1 在多信号调节植物生长中充当协调子
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    BBA - Gene Regulatory Mechanisms
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李钱峰;鲁军;余佳雯;张昌泉;刘巧泉
  • 通讯作者:
    刘巧泉
Effects of high temperature on starch fine structure during grain-filling stages in rice: mathematical modeling and integrated enzymatic analysis
高温对水稻灌浆期淀粉精细结构的影响:数学模型和综合酶分析
  • DOI:
    10.1002/jsfa.9499
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of the Science of Food and Agriculture
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Xiaolei Fan;Yingqiu Li;Changquan Zhang;Enpeng Li;Zhuanzhuan Chen;Qianfeng Li;Zhongwei Zhang;Yun Zhu;Xiaosong Sun;Qiaoquan Liu
  • 通讯作者:
    Qiaoquan Liu
Rice soluble starch synthase I: allelic variation, expression, function and interaction with Waxy
水稻可溶性淀粉合酶 I:等位基因变异、表达、功能以及与 Waxy 的相互作用
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.01591
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Frontiers in Plant Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Qian-Feng Li;Xinyan Liu;Changquan Zhang;Li Jiang;Meiyan Jiang;Min Zhong;Xiaolei Fan;Minghong Gu;Qiaoquan Liu
  • 通讯作者:
    Qiaoquan Liu

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其他文献

籼稻背景下导入Wx~(in)等位基因改良稻米食味和理化品质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨勇;陆彦;郭淑青;石仲慧;赵杰;范晓磊;李钱峰;刘巧泉;张昌泉
  • 通讯作者:
    张昌泉
江南卷柏的显微与HPLC指纹图谱鉴
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国中药杂志,2007,32(11):1094~1065
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万定荣;范晓磊;陈科力.
  • 通讯作者:
    陈科力.
卷柏属药用植物的HPLC指纹特征研
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国中药杂志,2007,32(20):2098~2101
  • 影响因子:
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  • 作者:
    范晓磊;万定荣;叶丛进;陈科力
  • 通讯作者:
    陈科力

其他文献

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范晓磊的其他基金

高温影响水稻胚乳淀粉合成相关基因可变剪切及其效应研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
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    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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