毛白杨响应旱胁迫与木质部发育的基因组遗传结构与协同作用机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872707
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1610.林木遗传育种
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Genome-wide dissection of genetic architecture and coordinated regulatory mechanism between drought response and xylem development in long-lived tree germplasm resources, is key theory of high-efficiency molecular breeding approaches for elite cultivars with high-quality and drought-resistant improvement. Herein, on the basis of 30× coverage genome re-sequencing data for the germplasm populations of Populus tomentosa (300 individuals) , our project would systematically launch four research topics as follows: 1) Analysis of population differentiation of physiological, biochemical and wood-property phenotypic variations under drought-tolerance in germplasm resources of P. tomentosa; 2) Identification of potential genomic signals of selection respond to the local adaptation of P. tomentosa; 3) Dissection of additive, dominant, and epistatic effects of genome-wide SNPs underlying physiological, biochemical and wood-property traits under drought-tolerance by using Genome-wide association studies (GWASs); 4) Validation of the balanced regulatory mechanism of key genes throughout the integrated genetic networkers using RNA-Seq and CRISPR-Cas9 technologies. Therefore, our study could uncover the genome-wide integrated networkers between drought response and xylem development of P. tomentosa, elaborate the coordinated regulatory mechanism of key node genes, and finally develop major-effect gene marker for high-quality and drought-resistant elite cultivars. This work will provide an importance model for dissecting the genomic basis underlying complex quantitative traits, drive innovative progress in tree molecular breeding platform, and therefore have key theoretical and practical values.
系统揭示林木种质资源响应旱胁迫与木质部发育的基因组遗传结构与协同作用机制,是开展优质、抗旱型新品种高效选育的理论基础。本项目以毛白杨种质资源群体重测序(300株,30×覆盖度)为基础,系统开展:(1)种质资源群体响应旱胁迫生理生化与木材品质性状的表型遗传变异分析;(2)伴随种源进化的基因组适应性选择区域的检测与注释;(3)利用GWAS策略解析响应旱胁迫生理生化与木材品质性状的基因组SNPs联合遗传效应(加性、显性与上位性);(4)利用RNA-Seq与CRISPR/Cas9技术验证平衡调控旱胁迫与木质部发育的关键基因功能。研究结果将揭示杨树旱胁迫与木质部发育的基因组整合遗传网络,阐明关键节点基因协同调控旱胁迫与木质部发育的分子机制,以此发掘优质、抗旱育种价值的高效基因标记。本研究为解析林木复杂数量性状的基因组遗传机制提供模式系统,将推动林木分子育种技术平台的建设,具有重要科学与应用价值。

结项摘要

系统揭示林木种质资源响应旱胁迫与木质部发育的基因组遗传结构与协同作用机制,是开展优质、抗旱型新品种高效选育的理论基础。本项目以毛白杨种质资源群体重测序(300株,3 0×覆盖度)为基础,系统开展:(1)种质资源群体响应旱胁迫生理生化与木材品质性状的表型遗传变异分析;(2)伴随种源进化的基因组适应性选择区域的检测与注释;(3)利用GWAS 策略解析响应旱胁迫生理生化与木材品质性状的基因组SNPs遗传效应及鉴定关键候选基因PtobZIP18;(4)利用分子实验与杨树遗传转化技术验证平衡调控旱胁迫与木质部发育的关键基因功能。研究结果揭示杨树旱胁迫与木质部发育的基因组整合遗传网络,阐明关键节点基因PtobZIP18协同调控旱胁迫与木质部发育的分子机制,以此发掘优质、抗旱育种价值的高效基因标记。本研究为解析林木复杂数量性状的基因组遗传机制提供模式系统,将推动林木分子育种技术平台的建设,具有重要科学与应用价值。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Genetic Architecture and Genome-Wide Adaptive Signatures Underlying Stem Lenticel Traits in Populus tomentosa.
毛白杨茎皮孔性状的遗传结构和全基因组适应性特征
  • DOI:
    10.3390/ijms22179249
  • 发表时间:
    2021-08-26
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li P;Zhou J;Wang D;Li L;Xiao L;Quan M;Lu W;Yao L;Fang Y;Lv C;Song F;Du Q;Zhang D
  • 通讯作者:
    Zhang D
Genetic dissection of the gene coexpression network underlying photosynthesis in Populus
杨树光合作用基因共表达网络的遗传剖析
  • DOI:
    10.1111/pbi.13270
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Plant Biotechnology Journal
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Xiao Liang;Liu Xin;Lu Wenjie;Chen Panfei;Quan Mingyang;Si Jingna;Du Qingzhang;Zhang Deqiang
  • 通讯作者:
    Zhang Deqiang
Local diversity of drought resistance and resilience in Populus tomentosa correlates with the variation of DNA methylation
毛白杨抗旱性和恢复能力的局部多样性与 DNA 甲基化的变化相关
  • DOI:
    10.1111/pce.14490
  • 发表时间:
    2022-11-26
  • 期刊:
    PLANT CELL AND ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Zhou,Jiaxuan;Xiao,Liang;Du,Qingzhang
  • 通讯作者:
    Du,Qingzhang
Pyramiding superior haplotypes and epistatic alleles to accelerate wood quality and yield improvement in poplar breeding
金字塔化优质单倍型和上位等位基因可加速杨树育种中木材质量和产量的提高
  • DOI:
    10.1016/j.indcrop.2021.113891
  • 发表时间:
    2021-08-03
  • 期刊:
    INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Lv, Chenfei;Lu, Wenjie;Du, Qingzhang
  • 通讯作者:
    Du, Qingzhang
Leaf physiology variations are modulated by natural variations that underlie stomatal morphology in Populus
叶子生理变化受到杨属气孔形态基础的自然变化的调节
  • DOI:
    10.1111/pce.14471
  • 发表时间:
    2022-11-03
  • 期刊:
    PLANT CELL AND ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Li, Lianzheng;Jin, Zhuoying;Du, Qingzhang
  • 通讯作者:
    Du, Qingzhang

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杨树木质素生物合成途径关键基因SNPs的加性、显性与上位性遗传解析
  • 批准号:
    31500550
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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