F3'5'H调控马铃薯花青素合成流向的分子机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901589
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 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

Anthocyanins in potatoes have medical and health benefits. The pathway of anthocyanin biosynthesis has been basically clear. However, there are few studies reported on the regulation of flow direction of anthocyanin biosynthesis. In the early stage, we have fortunately obtained a mutant (red skin and red flesh) by the potato (purple skin and purple flesh) with in vitro mutagenesis technique. This project will identify the main pigment species and detect the difference in the expression of F3'5'H in tubers of purple potato and its red mutant, and the function of the gene will be analyzed. The above results will show that F3'5'H will be the main switch for anthocyanin biosynthesis flow. In order to explore the regulatory mechanism of F3'5'H expression, two tasks will be carried out. On the one hand, the differentially expressed genes and differential metabolites of the two materials will be analyzed by transcriptome and metabolome, respectively; the candidate genes will be obtained by their correlation analysis. On the other hand, the differential DNA sequences of the two materials will be sought by molecular marker technology, and its flanking sequences will be obtained by the hiTAIL-PCR technique, and the full length of the candidate genes will be acquired. The target genes will be obtained by comprehensive analysis of the candidate genes, and the target genes will be cloned and functionally verified. Finally, the relationship between F3'5'H and target genes will be analyze, and the molecular and regulatory mechanism of F3'5'H on anthocyanin biosynthesis flow direction will be elucidated.
马铃薯中的花青素具有医疗和保健作用。花青素生物合成的途径已基本清晰,但是在花青素合成流向调控方面缺乏研究。前期我们以紫皮紫肉的马铃薯为材料,采用离体诱变技术获得了红皮红肉突变体。本项目拟以紫色马铃薯及其红色突变体为材料,表征块茎中的主要色素种类,分析F3'5'H的表达量差异,进行该基因功能分析,明确F3'5'H是花青素合成流向转变的主要控制基因。为探索F3'5'H表达的调控机制,一方面通过转录组和代谢组分析两种材料的差异表达基因和差异代谢物,并对其进行了关联分析,获得候选基因;另一方面通过分子标记技术寻求两种材料的差异DNA序列,并利用hiTAIL-PCR技术获取差异DNA的侧翼序列,进而获取候选基因全长。对前期获得候选基因进行综合分析得到调控F3'5'H表达的靶标基因,对靶标基因进行克隆和功能验证。最后关联分析F3'5'H和靶标基因的关系,阐明F3'5'H调控花青素合成流向的分子机理。

结项摘要

以紫色马铃薯SD92和红色突变体SD140为实验材料,通过块茎色素的分离鉴定技术确定了它们的主要色素分别为矮牵牛色素和天竺葵色素。利用转录组与荧光定量技术确定了花青素合成流向由矮牵牛色素合成流向转变为天竺葵色素合成流向的关键基因为F3'5'H。然后利用转录组代谢组关联分析,并借助酵母单杂技术,挖掘了影响F3'5'H表达的调控因子MYBAS1、MADS、WD40重复蛋白和CBL相互作用的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。与CBL相互作用的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶通过正向调控F3'5'H的表达来调节天竺葵色素苷的生物合成。MADS通过正向调控F3'5'H的表达来负向调控天竺葵色素苷的合成;WD40重复蛋白通过正向调控F3'5'H来负向调控天竺葵色素苷的合成,并组成LHW-bHLH与F3'5'H的启动子相互作用;MYBAS1通过负向调控F3'5'H的表达来调控花青素的合成。最后利用基因克隆技术和转基因技术,对调控因子MYBAS1的功能进行验证。本研究探讨了马铃薯块茎花青素合成流向的调控机制。这些结果丰富了花青素的代谢路径,为培育富含花青素的马铃薯品种提供了参考。

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)
A new strategy to synthesis of porous polymers from plastic waste for highly efficient adsorption of rhodamine B, malachite green and I2 vapor
利用塑料废料合成多孔聚合物的新策略,高效吸附罗丹明 B、孔雀石绿和 I2 蒸气
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2022.125666
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Polymer
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhiguo Wang;Chunlin Song;Yuemeng Qiao;Yue Wu;Zhizhou Yang;Haifeng Lu;Anhou Xu;Sheng Gao;Fang Liu
  • 通讯作者:
    Fang Liu
A comparative analysis of metabolome reveals the regulation of anthocyanin biosynthesis branch in potatoes
代谢组比较分析揭示马铃薯花青素生物合成分支的调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Potato Research
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Fang Liu;Guangxia Chen;Ye Zhang;Peng Zhao;Daofeng Dong;Yongqiang Wang;Shufen Wang;Yuanjun Yang
  • 通讯作者:
    Yuanjun Yang
马铃薯种质资源的耐碱性评价和耐碱种质离体筛选
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    山东农业科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘芳;陈广侠;赵朋;于韶玮;杨元军
  • 通讯作者:
    杨元军
A facile strategy to fabricate hollow spherical polyaniline and its application to dyes removal
一种简便的空心球形聚苯胺制备策略及其在染料去除中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Polymer Bulletin
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Yue Wu;Hejia Chang;Jie Peng;Yu Liu;Bin Sun;Zhizhou Yang;Sheng Gao;Fang Liu
  • 通讯作者:
    Fang Liu
Synthesis of hypercross-linked hybrid polyanilines from hollow spherical polyaniline and octavinylsilsesquioxane and its dye adsorption performance
空心球形聚苯胺与八乙烯基倍半硅氧烷合成超交联杂化聚苯胺及其染料吸附性能
  • DOI:
    10.1016/j.mtcomm.2023.105488
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
    Materials Today Communications
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Qinghu Meng;Lu Yu;Xue Yang;Rui Gao;Hejia Chang;Yue Wu;Zhizhou Yang;Anhou Xu;Sheng Gao;Fang Liu
  • 通讯作者:
    Fang Liu

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  • 作者:
    王筱梦;江芸;孙芝兰;刘芳;王道营;张新笑;诸永志;徐为民
  • 通讯作者:
    徐为民

其他文献

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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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