激光照射增强小麦抗旱性的分子机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1404304
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0303.生理生态学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Drought is one of the major factors limiting crop production and quality. Recently it is the hot topic that how to enhance the tolerance of wheat seedlings to drought stress. We found that suitable doses of laser irradiation could enhance tolerance of wheat seedlings to drought stress, which was selected as Research Highlight by Nature China. However, the molecular mechanism of enhanced tolerance of wheat seedlings to drought stress by laser irradiation remains unknown. Our recent work demonstrated that there is significant influence on the transcription level of wheat seedlings under drought stress by laser irradiation. On basis of our previous works, the changes in transcriptome and drought response genes during enhanced tolerance of wheat seedlings to drought stress by laser irradiation will be investigated in wheat seedlings treated Hoagland’s solution, drought stress, laser radiation and laser radiation combined with drought stress, respectively by using molecular biology and bioinformatics methods. Furthermore, construction of the gene expression network of enhanced tolerance of wheat seedlings to drought stress by laser irradiation will be further explored, thus uncovering molecular mechanism of enhanced tolerance of wheat seedlings to drought stress by laser irradiation. The project is the first time to investigate the influence of laser irradiation at the level of transcriptome in wheat seedlings under drought stress, which will help the further studies on the molecular mechanism of enhanced tolerance of wheat seedlings to drought stress by laser irradiation.
干旱是影响小麦品质和产量的重要因素之一,如何提高小麦的抗旱性是当前研究的重点和热点之一。本课题组发现激光照射增强小麦抗旱能力的研究被Nature China作为研究亮点予以报道,但激光照射增强小麦抗旱性的分子生物学机制目前还不清楚。我们近来的研究结果表明,激光照射在转录水平上对干旱胁迫小麦幼苗的基因表达有显著影响。因此,本项目拟在前期研究基础上,以正常生长、干旱胁迫处理、CO2激光处理和CO2激光照射后干旱胁迫小麦幼苗样品为材料,运用分子生物学和生物信息学的手段研究激光照射增强小麦抗旱性过程中转录组及抗旱应答基因发生的变化,进一步构建激光照射增强小麦抗旱性的基因表达网络,进而揭示激光照射增强小麦抗旱性的分子机制。这是首次系统全面的探讨激光辐射技术在转录水平上对干旱胁迫小麦幼苗基因表达的影响,对揭示激光照射增强小麦抗旱性的分子机理研究具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

结项摘要

干旱是影响小麦品质和产量的重要因素之一,如何提高小麦的抗旱性是当前研究的重点和热点之一。本课题组发现激光照射增强小麦抗旱能力的研究被Nature China作为研究亮点予以报道,但激光照射增强小麦抗旱性的分子生物学机制目前还不清楚。本项目以正常生长、干旱胁迫处理、激光处理和激光照射后干旱胁迫的小麦幼苗样品为材料,利用高通量Solexa测序技术,分别建立了正常生长、干旱胁迫处理、激光处理和激光照射后干旱胁迫小麦幼苗的数字基因表达谱库(NCBI数据库注册号SRR5119530)。以获得的激光照射干旱胁迫小麦幼苗总的转录组序列为参考数据库,进行基因功能注释,获得了许多编码抗氧化酶(III类过氧化物酶,过氧化氢酶免疫应答结构域,超氧化物歧化酶,谷胱甘肽S-转移酶)、转录因子(WRKY转录因子,蛋白激酶)、光合作用相关蛋白(光系统II PsbR蛋白,叶绿素a / b结合蛋白,ATP合酶),转运相关蛋白(ABC转运蛋白,肽转运蛋白,药物/代谢物转运蛋白,氨基酸转运蛋白,糖/肌醇转运蛋白)等820个激光照射后与抗旱性紧密相关的重要基因,为阐明激光照射增强小麦抗旱性的分子机制储备了大量基因资源。实时荧光定量qRT-PCR结果揭示了部分差异表达基因在激光照射后干旱胁迫小麦幼苗中的特异表达,证实了高通量测序结果的可靠性。进一步利用生物信息学和RLM-RACE 等方法得到5个特异表达基因的全长cDNA序列,构建特异表达基因过表达载体,转化拟南芥得到稳定转化的转基因株系并进行耐旱性表型实验和功能分析。该项目的完成明确了一些关键抗旱应答基因的生物学功能,对揭示激光照射增强小麦抗旱性的分子机理研究具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Characterization and primary functional analysis of Pinus densata miR171
高松 miR171 的表征和主要功能分析
  • DOI:
    10.1007/s10535-018-0774-7
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    BIOLOGIA PLANTARUM
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Hai, B. Z.;Qiu, Z. B.;Li, Y. F.
  • 通讯作者:
    Li, Y. F.
Characterization and expression analysis of conserved miRNAs (miR171 and miR482) and their targets in Pinus densa
浓松保守 miRNA(miR171 和 miR482)及其靶标的表征和表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Biologia Plantarum
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Zong-Bo Qiu
  • 通讯作者:
    Zong-Bo Qiu
Physiological and transcriptome analysis of He-Ne laser pretreated wheat seedlings in response to drought stress.
氦氖激光预处理小麦幼苗响应干旱胁迫的生理和转录组分析
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-06518-z
  • 发表时间:
    2017-07-21
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Qiu Z;Yuan M;He Y;Li Y;Zhang L
  • 通讯作者:
    Zhang L
Characterization of wheat miRNAs and their target genes responsive to cadmium stress
小麦 miRNA 及其靶基因对镉胁迫响应的表征
  • DOI:
    10.1016/j.plaphy.2016.01.020
  • 发表时间:
    2016-04-01
  • 期刊:
    PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Qiu, ZongBo;Hai, BenZhai;Zhang, Liang
  • 通讯作者:
    Zhang, Liang
小麦镉胁迫相关microRNA的差异表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    贵州农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱宗波
  • 通讯作者:
    邱宗波

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其他文献

半导体激光防护小麦幼苗紫外线-B辐射损伤的作用
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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CO_2激光预处理对干旱胁迫引起小麦幼苗脂质过氧化伤害的防护作用
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业环境科学学报
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    岳明

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邱宗波的其他基金

泡桐维管形成层活动周期相关microRNAs的鉴定与功能分析
  • 批准号:
    31500499
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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