一个水稻柱头外露率QTL: qSE4的图位克隆与功能初步研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871597
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 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

Based on our previous research on QTL mapping of rice stigma exsertion rate, a QTL: qSE4 which control double and total rice stigma exsertion rate were detected repeatly in F2 and F2:3 population in different plantting enviroments and the contribution rates were relatively high. In order to fine mapping and cloning of qSE4, the BC3F2, BC4F2 populations and nearly isogenic lines of qSE4 were constructed. qSE4 was fine mapped on a 408.99Kb interval on rice Chr.4. Bioinformatics analysis indicated that a gene encoded auxin response factor (LOC-OS04g43910) might be the target gene. Further the relative expression levels and genome sequencing of LOC-OS04g43910 in parents and nearly isogenic lines of qSE4 showed that LOC-OS04g43910 most likely to be the target gene of qSE4. Finally, knock out of LOC-OS04g43910 under parent DaS background by using Crisp/Cas9 was conducted, and the T0 transgene plants with homozygous mutations performed lower stigma exertion rate (30.7%, 26.4%) compare with that of the parent DaS (77.3%). .In the next step, the transgene T1 plants of gene complement and gene knock out of LOC-OS04g43910 were used to identify the genotypes and phenotypes. According to the results of genotypes and phenotypes identification, the target gene will be determined. On the bases of the target gene identification, the gene expressions under different development stages and environments, the subcell location of encoded protein and downstream genes identification regulated by target gene will be conducted to preliminary clear the function of target gene. Finally, the haplotype analysis of target gene among different rice varieties will be conducted to uncover the geographical distribution, origin, and the trace of evolution of target gene.
在前期重复检测到效应值较大的控制水稻双边和总柱头外露率的qSE4的基础上,构建了BC3F2,BC4F2群体及近等基因系。将qSE4精细定位于水稻第4染色体上408.99Kb区域。生物信息学分析、目标基因在亲本及近等基因系的表达量以及基因测序分析表明一个生长素响应因子LOC-OS04g43910很可能为目标基因。进一步,在亲本大S背景下,利用crisp/cas9技术将目标候选基因进行敲除,结果纯合的敲除转基因T0植株,其柱头总外露率(30.7%,26.4%)显著低于背景亲本大S(77.3%)。下一步考查互补与基因敲除转基因T1植株的基因型和表型,确证目的基因。进一步通过目的基因的时空表达模式,编码蛋白的亚细胞定位以及Chip-Seq目标基因所调控的下游基因鉴定,初步明确目标基因的功能。最后通过目标基因的单体型分析,初步明确目标基因的地理分布,起源以及进化规律。

结项摘要

针对目前杂交水稻不育系柱头外露率的调控机理不清晰;不育系,尤其是粳稻不育系的柱头外露率不高的问题。在前期重复检测到效应值较大的控制水稻双边和总柱头外露率QTL:qSE4的基础上,通过多代回交,自交构建了BC3F2,BC4F2群体及近等基因系。将qSE4精细定位于水稻第4染色体上408.99Kb区域。 生物信息学分析、目标基因在亲本及近等基因系的表达量以及基因测序分析表明一个生长素响应因子LOC-OS04g43910很可能为目标基因。进一步,在亲本大S背景下,利用crisp/cas9技术将目标候选基因进行敲除,结果纯合的敲除转基因T1植株,其柱头总外露率显著低于背景亲本大S。最终考查了互补与基因敲除转基因T1植株的基因型和表型,确证了目的基因。此外,通过qRT-PCR 分析了qSE4目的基因的不同组织部位,不同生长发育时期的时空表达模式;明确了目标基因编码蛋白的亚细胞定位;最后通过多组学分析,初步明晰了qSE4目的基因对不同植物激素的响应特征。研究结果有助于阐释水稻柱头外露率的调控机理,同时将目标基因导入其他水稻不育系,可改善其异交习性,提高制种产量,降低杂交水稻制种成本,助力杂交水稻持续健康发展。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Fine mapping and target gene identification of qSE4, a QTL for stigma exsertion rate in rice (Oryza sativa L.).
水稻柱头外露率QTL qSE4精细定位及靶基因鉴定
  • DOI:
    10.3389/fpls.2022.959859
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
Mapping quantitative trait loci associated with starch paste viscosity attributes by using double haploid populations of rice (Oryza sativa L.)
使用水稻双单倍体群体绘制与淀粉糊粘度属性相关的数量性状基因座(Oryza sativa L.)
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Tahmina SHAR;Zhong-hua SHENG;Umed ALI;Sajid FIAZ;Xiang-jin WEI;Li-hong XIE;Gui-ai JIAO;Fahad ALI;Gao-neng SHAO;Shi-kai HU;Pei-song HU;Shao-qing TANG
  • 通讯作者:
    Shao-qing TANG
MOLECULAR BREEDING OF FRAGRANT EARLY-SEASON HYBRID RICE USING THE BADH2 GENE
利用 BADH2 基因分子育种香型早季杂交水稻
  • DOI:
    10.30848/pjb2019-6(10
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Pakistan Journal of Botany
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Sheng Zhonghua;Fiaz Sajid;Li Qianlong;Chen Wei;Wei Xiangjin;Xie Lihong;Jia Guiai;Shao Gaoneng;Tang Shaoqing;Wang Jianlong;Hu Peisong
  • 通讯作者:
    Hu Peisong
NRL3 Interacts with OsK4 to Regulate Heading Date in Rice
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  • DOI:
    10.1016/j.rsci.2022.01.010
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
    Rice Science
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chen Wei;Cai Yicong;Shakeel Ahmad;Wang Yakun;An Ruihu;Tang Shengjia;Guo Naihui;Wei Xiangjin;Tang Shaoqing;Shao Gaoneng;Jiao Guiai;Xie Lihong;Hu Shikai;Sheng Zhonghua;Hu Peisong
  • 通讯作者:
    Hu Peisong
QTL MAPPING FOR GRAIN APPEARANCE QUALITY TRAITS USING DOUBLED HAPLOID POPULATION OF RICE UNDER DIFFERENT ENVIRONMENTS
不同环境下水稻双单倍体群体籽粒外观品质性状QTL定位
  • DOI:
    10.30848/pjb2022-4(4
  • 发表时间:
    2022-08-01
  • 期刊:
    PAKISTAN JOURNAL OF BOTANY
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Ali, Fahad;Chen, Wei;Hu, Peisong
  • 通讯作者:
    Hu, Peisong

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  • 通讯作者:
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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]
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          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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