糯谷和粳谷胚乳淀粉合成酶活性及其转录组分析与验证

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31560394
  • 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:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Foxtail millet is a special crop in China,and is main grain crop in the Inner Mongolia Autonomous Region. Millet quality plays an important decisive role in industrialization development. High quality and yield waxy millet cultivars are urged in millet production. Nutritional quality, eating quality, heterosis utilization, genome sequencing and comments, waxy gene polymorphisms were studied for millet, but not reported on dynamics of starch synthase activity and their transcriptome analysis in endosperm formation in China. Hybrid parents of no-waxy and waxy millets and their hybrids, which have been equipped by our research group, will be used to analyze the grain starch accumulation dynamic and their changes of starch synthase activity in the process of grouting. Alignment mRNA sequencing data to millet reference genome sequences by high-throughput transcriptome sequencing technology(RNA-seq). Predict new transcript, shear and different SNPs/InDel. Assessment advanced quality of RNA-seq and different express analysis. Different gene GO, KEGG and protein interaction enrichment will be conducted. Detect the relative expression of differentially expressed genes using fluorescence quantitative RT-PCR, which will be compared with Illumina sequencing results. Aimed at exploring metabolic networks of millet strach synthesis and some key genes and function in starch synthesis, providing experimental basis on millet quality improvement by molecular techniques.
谷子是我国的特色作物,也是内蒙古自治区的主要杂粮作物。谷子品质对其产业化开发具有重要决定作用,选育优质高产糯谷子品种是谷子生产中的迫切要求。国内在谷子营养品质、食味品质、杂优利用、基因组测序与注释、waxy基因序列多态性等方面进行了大量研究,但未见有关胚乳形成期淀粉合成酶活性动态与转录组分析的报道。本项目以粳谷×糯谷及其杂交后代为材料,分析其灌浆过程中籽粒淀粉积累动态和淀粉合成酶活性的变化。利用高通量测序技术对其mRNA测序数据进行参考序列比对分析;预测分析新的转录本、剪切体和差异性SNP/InDel;评估RNA-seq整体质量,进行差异表达分析;对差异基因进行GO富集、KEGG富集和蛋白互作富集分析;利用荧光定量 RT-PCR检测差异表达基因的相对表达量,并与Illumina测序结果比较。旨在发掘谷子淀粉合成的代谢网络和一些淀粉合成的关键基因及功能,为谷子品质分子技术改良提供参考依据。

结项摘要

为了挖掘谷子粳糯性相关的差异基因,依据灌浆期GBSSⅠ、SSS和SBE酶活性动态变化,利用高通量测序技术Illumina Hiseq4000对糯谷公谷68(灌浆期第1和5天)和粳谷赤谷4号(灌浆期第1和10天)未成熟籽粒进行转录组测序。结果表明:(1)三种酶活性均呈现低—高—低的变化趋势,其中GBSSI、SSS和SBE活性在灌浆第5天、10天和3天分别达到最大。(2)Unigene注释到eggNOG和KEGG数据库的同源比对信息分别为73752和37785条,其中eggNOG依其功能约分为24类,KEGG依其功能注释到有机系统、新陈代谢、遗传信息处理、环境信息处理和细胞进程的Unigene序列依次分别为2457、20382、10214、2259和2473个。GO功能分类将345137条Unigene分到生物过程、细胞组分和分子功能三大本体,分别含25、15和10个GO子类别。(3)GBSSⅠ活性最高和最低时,糯谷差异基因数量较少,上调较下调表达基因多431个;粳谷差异基因数量较多,上调较下调表达基因多97个。说明糯谷籽粒形成过程中差异基因个数变化不大,且上调基因为主导因素,粳谷籽粒形成过程中差异基因个数变化较大。(4)灌浆前期糯谷差异表达基因GO富集最大的为种子油体生物发生功能,粳谷是光合作用、光系统中的光捕获I和色素结合功能;灌浆前期粳糯谷GO富集程度最大的是芳香族化合物生物合成。(5)粳糯谷差异表达基因KEGG富集在植物激素信号转导途径变化均较明显;粳谷在植物-病原体相互作用途径变化显著,但糯谷不显著。(6)筛选出SSⅡ-3、PHO1、AS、WAXY等表达量(TPM值)较高且差异较大的差异基因10个,以Actin(Si001873)为内参基因,将21个差异基因进行qRT-PCR验证,其中10个粳糯相关的差异基因与转录组结果相吻合。(7)完成本项目任务后,还进行谷子Waxy基因全序列比对与多态性位点分析、Waxy基因exon9-exon14区间SNPs和InDels分布,以及不同谷子品种农艺性状、营养品质、感官食味品质和理化特性变异分析。(8)在国内核心期刊发表基金标注的相关论文11篇。申请国家发明专利1项,培养硕士研究生9人(已毕业6人)。项目投入经费40万元,支出35.2926万元,各项支出基本与预算(调整)相符,剩余经费4.7074万元,用于后续研究支出。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
65份谷子品种农艺性状聚类和相关性
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.015.005178
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任芹勇;樊巧利;李涛;郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华
50份谷子营养与食味品质的聚类和相关性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐文俊;王卓;赵潘衡;郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华
粳谷和糯谷胚乳淀粉合成酶活性的动态变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李强;李涛;白玉婷;任芹勇;郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华
糯质与非糯谷子Waxy基因exon4~exon9区间RT-PCR分析
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.015.002228
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭世华;王丹丹;孙宇燕;樊巧利;李涛;任芹勇
  • 通讯作者:
    任芹勇
谷子2个试点农艺性状和食味品质的变异研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    种子
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵松青;徐文俊;孙翔飞;郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华

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其他文献

30 份谷子品种农艺性状的遗传多样性及相关性
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.018.003079
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    解云;李强;郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华
谷子 MADS-box 基因家族的鉴定和表达分析
  • DOI:
    10.12113/202106006
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物信息学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王育选;张梦超;常丽君;张艾英;张莉;郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华
30 份糜子高代矮化品系主要农艺性状分析
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.020.004075
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李星聪;李强;郭世华;高志军;孟涛
  • 通讯作者:
    孟涛
我国部分冬小麦品种籽粒硬度及单
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西北植物学报, 2006, 26(1): 0039-0045.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华
利用 BSA 方法发掘谷子刚毛长度相关 QTL
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾娅楠;李可扬;贾举庆;张艾英;张莉;郭世华
  • 通讯作者:
    郭世华

其他文献

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郭世华的其他基金

谷子粳糯性相关的microRNA及其靶基因鉴定与功能分析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    35 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
粳糯谷子waxy基因启动子载体构建及胚乳瞬时表达分析
  • 批准号:
    31860409
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
谷子Waxy基因等位变异及对蒸煮食味品质的影响
  • 批准号:
    31260328
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
内蒙古春小麦籽粒硬度STS分子标记及其辅助选择
  • 批准号:
    30460067
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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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