DEP1控制水稻茎端分生组织活性和产量的分子机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    31130070
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    320.0万
  • 负责人：
    傅向东
  • 依托单位：
    中国科学院遗传与发育生物学研究所
  • 学科分类：
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2016-12-31

项目摘要

直立穗高产水稻品种已在我国大面积种植，通过QTL分析和图位克隆技术分离了控制直立穗和产量增加的关键基因DEP1。前研究表明 dep1能增强茎端分生组织（Shoot apex meristem，SAM）活性、促进细胞分裂、显著提高产量，但对 dep1基因如何促进细胞分裂和穗粒数增加的分子机制仍不了解。本研究拟通过遗传筛选eod（Enhancer of dep1）和red（Repressor of dep1）突变体并克隆相关基因，利用RNA-seq分析DEP1可能作用的下游基因，鉴定与DEP1互作的DIP蛋白 (DEP1-interacting proteins)，进一步研究这些基因/蛋白生物学功能。解析DEP1信号传递途径及其调控网络，阐明DEP1控制SAM活性和穗粒数的分子机制，为水稻分子遗传改良奠定理论基础，并为水稻高产育种提供有重要应用价值的新基因资源。

结项摘要

水稻直立密穗基因DEP1在我国高产水稻新品种培育中被广泛利用，但对其促进穗粒数增加和产量提升的分子机制的认识还非常有限。本项目通过酵母双杂交鉴定与DEP1互作蛋白，证实了DEP1基因编码植物特有的γ亚基，它既能与G蛋白α亚基互作，也能与β亚基互作，提高Gβ或者降低Gα活性均能改变水稻营养生长对氮肥响应，揭示了G蛋白信号途径参与植物氮信号途径的感知和响应，可协同调控水稻产量与氮肥利用效率。另一方面，通过诱变和遗传筛选。获得一批了eod（enhancer of dep1）和red (repressor of dep1)突变体，通过图位克隆和遗传互补等实验验证了EOD1和RED1等候选基因。RED1基因编码PRC2复合物中的EMF2b蛋白，ChIP-PCR分析表明它能结合到编码细胞分裂素代谢途径的关键酶基因OsCKX2区域并负调控基因表达，BiFC和Co-IP实验表明DEP1蛋白能与RED1体内互作，表明了G蛋白信号途径与细胞分裂素信号途径间互作来调控水稻茎尖分生组织（SAM）活性和穗粒数，G蛋白与PRC2复合体间互作为研究G蛋白信号传递途径及其表观调控机制的解析提供了新的切入点。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Heterotrimeric G proteins regulate nitrogen-use efficiency in rice
异三聚体 G 蛋白调节水稻的氮利用效率
  • DOI：
    10.1038/ng.2958
  • 发表时间：
    2014-06-01
  • 期刊：
    NATURE GENETICS
  • 影响因子：
    30.8
  • 作者：
    Sun, Hongying;Qian, Qian;Fu, Xiangdong
  • 通讯作者：
    Fu, Xiangdong
Regulation of OsmiR156h through Alternative Polyadenylation Improves Grain Yield in Rice.
通过选择性多聚腺苷酸化调节 OsmiR156h 可提高水稻产量
  • DOI：
    10.1371/journal.pone.0126154
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    PloS one
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Zhao M;Liu B;Wu K;Ye Y;Huang S;Wang S;Wang Y;Han R;Liu Q;Fu X;Wu Y
  • 通讯作者：
    Wu Y
SQUAMOSA Promoter Binding Protein-like Transcription Factors: Targets for Improving Cereal Grain Yield
SQUAMOSA 启动子结合蛋白样转录因子：提高谷物产量的目标
  • DOI：
    10.1016/j.molp.2016.04.008
  • 发表时间：
    2016-06-06
  • 期刊：
    MOLECULAR PLANT
  • 影响因子：
    27.5
  • 作者：
    Liu, Qian;Harberd, Nicholas P.;Fu, Xiangdong
  • 通讯作者：
    Fu, Xiangdong
The OsSPL16-GW7 regulatory module determines grain shape and simultaneously improves rice yield and grain quality
OsSPL16-GW7调控模块决定谷物形状，同时提高水稻产量和谷物品质
  • DOI：
    10.1038/ng.3352
  • 发表时间：
    2015-08-01
  • 期刊：
    NATURE GENETICS
  • 影响因子：
    30.8
  • 作者：
    Wang, Shaokui;Li, Shan;Fu, Xiangdong
  • 通讯作者：
    Fu, Xiangdong
Control of grain size, shape and quality by OsSPL16 in rice
OsSPL16 对水稻籽粒大小、形状和品质的控制
  • DOI：
    10.1038/ng.2327
  • 发表时间：
    2012-08-01
  • 期刊：
    NATURE GENETICS
  • 影响因子：
    30.8
  • 作者：
    Wang, Shaokui;Wu, Kun;Fu, Xiangdong
  • 通讯作者：
    Fu, Xiangdong

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  • 通讯作者：
    傅向东

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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：

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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。
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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。
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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]
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          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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