二系杂交小麦杂种优势相关microRNA分离与功能鉴定

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371699
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 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:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Heterosis is a widespread phenomenon in plant and animal, but its genetic mechanism is not yet clear. MicroRNAs (miRNAs) are endogenous small RNA products of non-protein-coding genes and serve as sequence-specific, trans-acting regulators for controlling negatively eukaryotic gene expression at the post-transcription level. They have been predicted to regulate a variety of biological processes, such as plant morphogenesis, development and stress responses,and played important roles in gene expression and regulatory network. In this study, we will utilize genomics, high throughput sequencing, bioinformatic tools, and molecular techniques to study the involvement of miRNAs in heterosis of two-line hybrid wheat. Different organ types of wheat photo-thermo-sensitive genic male sterile line BS366, the restorer line TY 806, and their F1 hybrid will be sampled at the key period of growth and development in the field. The extracted low-molecular-weight RNA will be deeply sequenced by the Illumina High-seq2000 technology. Differentially expressed miRNAs among different wheat lines will be identified using our recently developed program miRDeep-P. Through the functional analysis of RNA in situ hybridization and transgenic wheat, we will aim to illustrate the function of key miRNAs and their target genes. Knowledge gained from the proposed research will be cirtical to understand the role of microRNA-mediated molecular events in the expression of heterosis and provide new insights into the molecular mechanisms of heterosis. It also will lay important theoretic foundation for further perfecting the two-line hybrid wheat system and broadening its application in China.
杂种优势是广泛存在的遗传学现象,但其遗传学机理尚未十分清楚。MicroRNA(miRNA)是近年来从真核生物发现的一类负调控因子,调节内源基因表达,广泛参与植物的生长发育与抗逆响应,在基因调控网络中扮演重要角色。本研究以小麦光温敏雄性不育系BS366、恢复系TY806及F1为实验材料,采集不同生长时期、不同组织部位的样品并提取RNA。通过应用High-Seq2000高通量测序技术和miRNADeep-P生物信息学方法,分析并分离特异组织的miRNA分子,进行靶基因验证,克隆全长miRNA基因。通过miRNA原位杂交、转基因功能验证,明确关键miRNA以及其靶基因与杂种优势的关系,初步构建小麦杂种优势分子调控网络模型,为揭示小麦杂种优势机理提供理论依据,并为促进我国原创性二系杂交小麦应用体系的进一步完善和杂交小麦的大面积应用奠定重要基础。

结项摘要

杂交小麦是世界性难题,其大面积应用将对保障我国粮食安全和种业安全具有重要意义。基于小麦光温敏核雄性不育种质的发现和应用创建的二系杂交小麦技术体系属我国原创性成果,但是关于二系小麦杂种优势分子机理研究仍然非常薄弱,已经成为限制二系杂交小麦进一步突破的技术瓶颈。本项目开展了二系杂交小麦杂种优势相关的miRNA特性、相关基因克隆等研究,完成了项目预期的任务指标,发表论文8篇,其中SCI论文5篇;申请专利2项。.本研究以小麦光温敏雄性不育系BS366、恢复系CP806及F1为实验材料,采集不同生长时期、不同组织部位的样品并提取RNA,采用高通量测序技术、生物信息学技术等分离和鉴定小麦杂种优势相关的miRNA,并对其功能进行研究,初步明确miR33、miR82、miR5384等参与杂种优势表达的组织特异性和表达模式,鉴定出产量和抗逆小麦杂种优势相关miRNA 14个,分离了其中5个miRNA及其靶基因,并进行了组织特异性和表达模式等研究;鉴定出bHLH、bZIP、C2H2、ERF等7个与花药细胞骨架发育相关的转录因子,构建了转录因子调控的花药细胞骨架发育的基因调控网络;克隆了4个相关基因,分别是TaSWEET6,TaPRF7,TaCu/Zn-SOD和TaAnnexin。本项目研究结果将对进一步揭示作物杂种优势现象,提高小麦杂种优势潜力和杂交小麦分子育种技术水平,促进我国二系杂交小麦应用技术体系的进一步完善和应用具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Comprehensive analyses of the annexin gene family in wheat.
小麦膜联蛋白基因家族的综合分析。
  • DOI:
    10.1186/s12864-016-2750-y
  • 发表时间:
    2016-05-28
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Xu L;Tang Y;Gao S;Su S;Hong L;Wang W;Fang Z;Li X;Ma J;Quan W;Sun H;Li X;Wang Y;Liao X;Gao J;Zhang F;Li L;Zhao C
  • 通讯作者:
    Zhao C
Genome-wide characterization of JASMONATE-ZIM DOMAIN transcription repressors in wheat (Triticum aestivum L.).
小麦 (Triticum aestivum L.) JASMONATE-ZIM DOMAIN 转录抑制子的全基因组表征
  • DOI:
    10.1186/s12864-017-3582-0
  • 发表时间:
    2017-02-13
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Wang Y;Qiao L;Bai J;Wang P;Duan W;Yuan S;Yuan G;Zhang F;Zhang L;Zhao C
  • 通讯作者:
    Zhao C
Genome-wide identification and evolutionary analyses of bZIP transcription factors in wheat and its relatives and expression profiles of anther development related TabZIP genes.
小麦及其近缘种bZIP转录因子的全基因组鉴定和进化分析以及花药发育相关TabZIP基因的表达谱
  • DOI:
    10.1186/s12864-015-2196-7
  • 发表时间:
    2015-11-18
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Li X;Gao S;Tang Y;Li L;Zhang F;Feng B;Fang Z;Ma L;Zhao C
  • 通讯作者:
    Zhao C
Identification and characterization of a subset of microRNAs in wheat (Triticum aestivum L.)
小麦 (Triticum aestivum L.) 中 microRNA 子集的鉴定和表征
  • DOI:
    10.1016/j.ygeno.2014.03.002
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Chun Su;Xiaozeng Yang;Shiqing Gao;Yimiao Tang;Changping Zhao;Lei Li
  • 通讯作者:
    Lei Li
Uncovering Male Fertility Transition Responsive miRNA in a Wheat Photo-Thermosensitive Genic Male Sterile Line by Deep Sequencing and Degradome Analysis.
通过深度测序和降解组分析发现小麦光热敏遗传雄性不育系中雄性生育力转变响应的 miRNA
  • DOI:
    10.3389/fpls.2017.01370
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Bai JF;Wang YK;Wang P;Duan WJ;Yuan SH;Sun H;Yuan GL;Ma JX;Wang N;Zhang FT;Zhang LP;Zhao CP
  • 通讯作者:
    Zhao CP

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川南山地植被变化对土壤物理性质和抗蚀性的影响
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    蔡煜
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
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    --
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  • 发表时间:
    2013
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    庞斌双

其他文献

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赵昌平的其他基金

小麦光温敏雄性不育遗传调控网络与分子机理研究
  • 批准号:
    30840050
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    9.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

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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