miRNAs和mRNA基因互作网络调控小桐子抗冷性提高的分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31860062
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0205.植物与环境互作
  • 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

Research and development of the energy plant Jatropha curcas L. is a strategical demand for Yunnan province and our country. Low temperature is a key limiting factor for development and production of J. curcas. It is well-known that microRNAs play impotant roles in response and adaptation of plants to environmental stresses, but it is little known how these interactions between microRNAs and mRNA to integrate a network to regulate chilling resistance in plants. Based on our previous work, using two population of J. curcas with different chilling resistance as experimental material, the present proposal is going to study: 1. High-throughput sequencing, verification and comparision of transcriptome, miRomics and degradome during chill-hardening and following chilling stress in J. curcas seedlings; 2. prediction and verification of microRNA-targeted genes; 3. analysis of miRNA-mRNA interaction network during chill-hardening enhanced chilling resistance in J. curcas seedlings; and 4. cloning and functional identification of miroRNAs impotant for chilling resistance. The predicted results will explore some novel microRNAs and their target genes, as well as those micorRNAs impotant for chilling resistance, and elucidate how the miRNA-mRNA interaction gene network to regulate enhancement of chilling resistance in J. curcas and their molecular machanisms.
研究开发能源植物小桐子是云南省和国家的能源战略需求,低温是限制小桐子产量和分布的重要环境因素。已知miRNAs在植物对逆境胁迫的响应与适应中起重要作用,但miRNAs如何与mRNA互作形成网络来调控植物的抗冷性仍不清楚。基于前期工作基础,本项目拟研究:①低温锻炼及随后的低温胁迫过程中小桐子转录组、miRNA组及其降解组的高通量测序、验证与比较分析;②小桐子miRNAs靶基因的预测与验证;③低温锻炼提高小桐子抗冷性过程中miRNAs与mRNA基因互作网络的解析;④对小桐子抗冷性提高有重要作用的miRNAs的克隆与功能解析。研究结果将发掘一批新的小桐子miRNAs及其潜在的靶基因,获得对小桐子抗冷性提高有重要作用的miRNAs,并最终解析低温锻炼提高小桐子抗冷性过程中miRNAs与mRNA基因互作网络,以及这种miRNAs与mRNA的互作如何来调控小桐子抗冷性提高的分子机制。

结项摘要

小桐子(Jatropha curcas L.)是一种极具综合开发价值的能源植物,低温是限制小桐子产量和分布的重要环境因素。本实验室前期研究发现12°C低温锻炼能显著提高小桐子抗冷性,但这种锻炼提高小桐子抗冷性的分子机制尚未清楚。已知miRNAs在植物对逆境胁迫的响应与适应中起重要作用,但miRNAs如何与mRNA互作形成网络来调控植物的抗冷性仍不清楚。. 本研究以小桐子幼苗为材料,将26/20°C培养的植株作为对照,将一批处理植株转入12°C下进行低温锻炼48h,随后1°C低温胁迫5d;另一批未锻炼的植株直接1°C低温胁迫5d。进行小RNA组、转录组和降解组测序,以研究miRNAs和靶基因mRNA如何互作来调控小桐子的抗冷性。通过对低温锻炼及随后的低温胁迫过程中小桐子转录组、miRNA组及其降解组测序数据的进行定性和定量比对、分析和验证,获得了小桐子转录组和miRNA组变化的全景图像,鉴定到1643个已知miRNAs和330个新的miRNAs序列。低温锻炼诱导了大量差异表达miRNAs(DEMs)和差异表达基因(DEGs)参与了小桐子对低温的响应与适应过程。对小桐子miRNAs靶基因的预测与验证结果表明,这些DEMs和DEGs存在复杂的互做关系,据此构建低温锻炼提高小桐子抗冷性过程中miRNAs与mRNA的基因互作网络,在一定程度上阐明这种miRNAs与mRNA的互作如何来调控小桐子抗冷性提高的分子机制。在此基础上,挑选了对低温高响应的PP2C、CP、Cystatin、HSP70、XTH、AGO、HAT、HDAC、YABBY、ATG等基因家族进行了全基因组解析、与靶向miRNA的互作分析及其在小桐子对低温响应与适应中作用的分析,研究了小桐子低温胁迫下microRNA实时荧光定量PCR内参的筛选与比较。并扩展了在可变剪接(alternative splicing, AS)全基因组水平上如何参与低温锻炼、进而提高小桐子耐冷性形成的分子机制这一部分的内容。研究结果总体上为揭示小桐子低温锻炼下抗冷性形成的分子机制和为后续通过精准分子育种手段改良小桐子抗冷性提供了理论和实验基础。.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
小桐子Hsp70基因家族和相应miRNAs的鉴定与互作分析及其在低温适应中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕宇婧;吴丹丹;孔春艳;杨宇;龚明
  • 通讯作者:
    龚明
miRNA作用机制研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    基因组学与应用生物学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝大海;龚明
  • 通讯作者:
    龚明
小桐子JcMAPK3基因的克隆及低温表达分析
  • DOI:
    10.16213/j.cnki.scjas.2020.11.006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    西南农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨宇;陈永坤;孔春艳;龚明
  • 通讯作者:
    龚明
小桐子半胱氨酸蛋白酶家族和相应miRNAs的鉴定及其对低温锻炼的响应
  • DOI:
    10.11983/cbb21014
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴丹丹;陈永坤;杨宇;孔春艳;龚明
  • 通讯作者:
    龚明
小桐子cystatin家族基因和相应miRNAs的鉴定及其在低温响应中可能的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴丹丹;陈永坤;杨宇;孔春艳;龚明
  • 通讯作者:
    龚明

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其他文献

小桐子中一个新的ERF家族转录因子JcERF3基因的克隆及功能分析
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2017.1030
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    龚明
小桐子JcYkt6基因的克隆和表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄尧瑶;邓明华;龚明;陈浩维;施卫省;文锦芬
  • 通讯作者:
    文锦芬
小桐子转录因子JcZAT10基因的分离与低温表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国油料作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王海波;龚明;刘潮;高永;代冬琴;唐利洲
  • 通讯作者:
    唐利洲
能源植物小桐子抗逆性研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王海波;陈凯;崔明昆;龚明
  • 通讯作者:
    龚明
热激蛋白在植物逆境胁迫适应中的
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    辽宁师范大学学报(自然科学版),2007,30(2): 53-54
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    樊冬梅;谢 琦;龚明
  • 通讯作者:
    龚明

其他文献

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龚明的其他基金

microRNAs和干旱记忆基因互作协同调控马铃薯抗旱性及其蜡质生物合成的分子机制
  • 批准号:
    32260459
  • 批准年份:
    2022
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  • 批准号:
    31460059
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
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  • 批准号:
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植物对逆境胁迫交叉适应的启动信号与适应机制
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    39860007
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钙信使系统对植物逆境伤害及抗逆性的调控
  • 批准号:
    39200012
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  • 资助金额:
    4.5 万元
  • 项目类别:
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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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