AcSERK1基因在菠萝体细胞胚发生初期特异性表达的分子机制

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基本信息

  • 批准号：
    31572089
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    何业华
  • 依托单位：
    华南农业大学
  • 学科分类：
    C1502.果树种质资源与遗传育种学
  • 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

Pineapple (Ananas comosus (L.) Merr.） a perennial herbaceous fruit tree, is widely-spreaded and cultivated in tropical region. It will be of great importance for the genetic improvement and industrial breeding of pineapple to study the molecular mechanism of its somatic embryogenesis (SE) regulation. SE starts with the conversion from somatic cell to embryogenic cell. During this transition phase, a stage-specifically expressing gene, AcSERK1 played a key role in signal transduction. However, there is no research reporting about the molecular mechanism of its expressiong regulation. Our previous works showed that AcSERK is a gene family consisting of 3 members. Only AcSERK1 participates in induction of SE, and its 5′ upstream region between nt -1137 /-722 was supposed to possess embryogenic cell specific regulatory function. Besides, the sub-sequences between nt -227 / -1 had the basal transcriptional activity, which contains 2 CpG islands, these two regions interacted with each other to play an important role to started the stage-specific expression pattern of AcSERK1 during the early of SE in the pineapple. Based on these results, the present project will isolate and identify the embryogenic cell specific cis-element and then select and characterize the transcription factor which interact with the specific cis-element . In addition, we will also analyze the impact of different methylation levels of AcSERK1 5'-upstream region on its transcription activity. Summary above, we would clarify the molecular mechanism undelying regulation of AcSERK1 gene during the early of SE, expecting to what metioned above will be the foundation of further study for analyzing transcription factors and afford an efficient way to regulate the somatic embryogenesis.
菠萝是多年生热带草本果树，深入研究其体细胞胚发生的分子调控机理对推动工厂化育苗有着重要意义。体细胞胚发生始于从体细胞到胚性细胞的转变，而 SERK基因的特异表达在这一过程中起着重要的信号转导作用，但国内外尚未见对其表达调控分子机制的报道。本课题组研究表明，菠萝有3个SERK基因家族成员，只有AcSERK1基因参与了体细胞胚诱导，其 5`上游-1137/-722区具有胚性细胞特异性调控功能、-227/-1区具有基础转录活性，两个区域配合启动AcSERK1基因在菠萝体细胞胚发生初期发生大量表达， 5`上游区存在2个CpG岛。本申请将在上述基础上，继续分离AcSERK1基因的胚性细胞特异性序列、筛选和鉴定与该序列互作的转录因子、分析5`上游甲基化对转录的影响，解析该基因在菠萝体细胞发生初期特异性表达的分子机制，为进一步研究该基因表达调控网络和有效调菠萝体细胞发生打下基础。

结项摘要

菠萝是多年生热带草本果树，深入研究其体细胞胚发生的分子调控机理对建立高效的转化受体系统和推动工厂化育苗有着重要意义。课题组前期的研究表明：菠萝体细胞胚发生始于从体细胞到胚性细胞的转变，而AcSERK1基因的特异表达在这一过程中起着重要的信号转导作用，其5'上游-1137/-722nt区具有胚性细胞特异性调控功能。. 通过对AcSERK1 5'上游调控序列 (-2090 /+258 nt)进行了一系列的缺失分析，确定位于其5'上游-921 / -881 nt区段为胚性细胞特异性表达调控区，从而将具有胚性细胞特异性调控功能区段从426bp(-1137/-722nt ) 进一步缩短至长度为41bp（-921 / -881 nt）。. 以 -921 /-881 nt构建诱饵载体pAbAi-SE41，采用酵母单杂交技术从菠萝胚性细胞cDNA文库中筛选获得了AcHB13和AcKAN2等2个转录因子。在超表达的转基因株系中，这2个基因表达量和体细胞胚发生量也显著提高。. 对AcHB13、AcKAN2及-921/-881nt区的相互关系的一系列分析结果显示：2个转录因子分别通过结合-921/-881nt区中的CCCATA和AATTAGAC两个顺式元件，激活启动子活性，调控AcSERK1的表达；且AcHB13和AcKAN2蛋白之间存在互作关系，形成二元复合物行使功能。.AcSERK1转录起始位点附近的2个CpG岛在胚性细胞中发生甲基化的位点个数显著少于非胚性细胞；用甲基化抑制剂使AcSERK1 5'上游去甲基化修饰后，能提高其表达量，促进体细胞胚的发生。. 因此，AcSERK1胚性细胞特异性调控功能区位于-921 / -881 nt，其特异表达受AcHB13和AcKAN2调控，而其转录起始位点附近的甲基化会影响其表达量。该研究结果为进一步解析该基因表达调控网络和有效调菠萝体细胞发生提供了依据。

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）
Identification of an Embryonic Cell-Specific Region within the Pineapple SERK1 Promoter
菠萝 SERK1 启动子内胚胎细胞特异性区域的鉴定
  • DOI：
    10.3390/genes10110883
  • 发表时间：
    2019-11-01
  • 期刊：
    GENES
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Luan, Aiping;He, Yehua;He, Junhu
  • 通讯作者：
    He, Junhu
菠萝AcSERK15’上游区(-499/+258bp)转录活性的研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    果树学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林文秋;陈程杰;栾爱萍;张俊丽;冯筠挺;张雅芬;郭翠红;何业华
  • 通讯作者：
    何业华
AcSERK1 启动子的转录起始位点及胚性细 胞特异性鉴定
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    栾爱萍;何业华;林文秋;陈程杰;冯筠庭;谢 桃;龚 雪;夏靖娴
  • 通讯作者：
    夏靖娴
Genome-wide organization and expression profiling of the R2R3-MYB transcription factor family in pineapple (Ananas comosus).
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  • DOI：
    10.1186/s12864-017-3896-y
  • 发表时间：
    2017-07-01
  • 期刊：
    BMC genomics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Liu C;Xie T;Chen C;Luan A;Long J;Li C;Ding Y;He Y
  • 通讯作者：
    He Y
Transcriptome Profiling of the Pineapple under Low Temperature to Facilitate Its Breeding for Cold Tolerance.
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    PloS one
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Chen C;Zhang Y;Xu Z;Luan A;Mao Q;Feng J;Xie T;Gong X;Wang X;Chen H;He Y
  • 通讯作者：
    He Y

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观赏植物红苞凤梨转录组测序分析揭示了萜类和木质素合成的相关基因
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  • 作者：
    何业华;胡芳名;谢碧霞
  • 通讯作者：
    谢碧霞

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何业华的其他基金

菠萝SERK1基因的表达规律及其在体细胞胚诱导过程中的作用
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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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