玉米雄性不育基因male sterility 54的生物学功能与作用机理解析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901565
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 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:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Male sterility is a widespread phenomenon in angiosperms, which has been successfully applied to achieve heterosis. Early research in our team found a mutant which shows male sterility with abnormal pollen, termed as male sterility 54 (ms54). Furthermore, we isolated the gene by map-base cloning, which encodes a Lysin motif (LysM)-containing protein. In the project, our objectives are: i) to construct the over-expressed and CRISPR vectors of candidate genes Ms54, and then introduce into maize C01 line. Next, we will examine the phenotype carefully to reveal the biological function. ii) to explore the localization and pattern of Ms54 expressed during the development of anthers and microspores by qRT-PCR and RNA in situ hybridization, reveal the interacting proteins by immunoprecipitation assay and validate the interaction by yeast-two hybrid system and/or the bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assays. iii) to comparative analyze the differentially-expressed genes in mutant anther compared to wild-type by mRNA-seq to indicates a Ms54-involved regulatory pathway. These researched are contributed to clarify the biological function of Ms54 and molecular regulatory mechanism of maize anther development, to provide germplasm resources and theoretical basis for maize heterosis utilization.
雄性不育是一种在被子植物中广泛存在的现象,也是研究作物杂种优势利用的重要农艺性状。本项目组前期发现一个玉米花粉异常发育的雄性不育突变体,暂命名为male sterility 54 (ms54),并通过图位克隆技术确定该基因编码一个含有LysM基序的蛋白。本项目拟通过遗传转化及转基因后代遗传分析解析Ms54的生物学功能;采用qRT-PCR和RNA原位杂交分析明确Ms54特异表达的组织区域;使用免疫沉淀、酵母双杂交和双分子荧光互补技术鉴定与Ms54互作蛋白;结合突变体和野生型转录组比较分析,明确Ms54的调控途径以期阐明Ms54生物学功能和作用网络及其调控玉米花药发育的分子机理,为玉米杂种优势利用提供种质资源和理论依据。

结项摘要

玉米是重要的粮食作物,杂种优势的利用可以显著提高玉米的产量,而雄性不育系的利用是玉米杂种优势利用的有效手段。本研究发现一个玉米核不育突变体ms54,在花粉母细胞减数分裂中有一对同源染色体滞留赤道板附近,迁移速率明显滞后,导致小孢子液泡化严重,花粉细胞皱缩降解;遗传分析发现是由一对隐性基因控制,图位克隆该基因编码一个含有LysM结构域的GPI锚定蛋白,主要在花粉母细胞减数分裂过程的绒毡层和小孢子母细胞中表达;遗传转化证明该基因的生物学功能并能互补突变体表型;多组学证明Ms54与GPI锚定蛋白互作,调控HD-ZIPs等转录因子家族的表达,通过调节花药及小孢子母细胞中激素信号转导以及脂肪、类胡萝卜素等次生代谢物的合成控制绒毡层和花粉形成。不仅有助于解析玉米花药发育的分子机理,而且也为玉米杂种优势利用提供种质资源和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
ZmAGO18b的原核表达载体的构建与表达
  • DOI:
    10.13417/j.gab.039.005647
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    基因组学与应用生物学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙伟;任家鑫;腾峰;李知洪;翟立红
  • 通讯作者:
    翟立红
南药巴戟天不同组织中铅、镉的富集特点分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙伟;卢锦涪;张晓欢;邱艳鑫;郑晓纯;刘向歌;张伟丽
  • 通讯作者:
    张伟丽
镉胁迫对不同甜玉米自交系幼苗生长的影响及其相关简单重复序列分子标记初筛
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    浙江农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜昊梁;黄允;梁绍芳;谢梦晨;徐天成;宋芷婷;向文文;陈青春;万小荣;孙伟
  • 通讯作者:
    孙伟
玉米HD-ZIP I亚家族基因鉴定及表达分析
  • DOI:
    10.3724/sp.j.1006.2020.93040
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁思维;姜昊梁;翟立红;万小荣;李小琴;蒋锋;孙伟
  • 通讯作者:
    孙伟

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其他文献

胃肠道术后显性肠瘘与隐性肠瘘临床特征分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1003-5591.2015.03.005
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    腹部外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦凯迪;童仕伦;郑勇斌;李盛波;孙伟;肖高春;郝志楠;宋丹;肖旷
  • 通讯作者:
    肖旷
基于薄膜比拟和克里金插值的软组织扭转模型
  • DOI:
    10.19650/j.cnki.cjsi.2017.06.011
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 作者:
    张小瑞;王澎湃;孙伟;朱利丰;刘佳
  • 通讯作者:
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反复冲击下活性粉末混凝土的动态性能
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    赖建中;孙伟;徐升;杨春梅
  • 通讯作者:
    杨春梅
苹果酸和甘油作用下α-半水石膏晶体形貌和粒度的协同调控研究
  • DOI:
    10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2019.04.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    矿产保护与利用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    管青军;孙伟;余伟健;王平;彭文庆
  • 通讯作者:
    彭文庆
振铲式马铃薯挖掘机设计与试验
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    2018
  • 期刊:
    中国农机化学报
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    --
  • 作者:
    王虎存;张育豪;孙伟;张炜;刘小龙;张华
  • 通讯作者:
    张华

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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]
          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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