水稻抗纹枯病重要育种价值基因qSB-9TQ的克隆与功能解析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872858
  • 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:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 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

Sheath blight (SB) one of the most serious diseases in rice worldwide, causing significant grain losses annually. Rice resistance to SB is controlled by polygenes, namely quantitative trait locus (QTL). Utilization of SB resistance QTLs is the most important approach to develop SB resistance variety. Previous studies have showed that qSB-9TQ, a major quantitative resistance gene from Teqing (TQ) with moderate resistance, is of great breeding potential in rice breeding against SB disease. For finemapping qSB-9TQ, we developed a set of chromosome single segment substitution lines (CSSLs), in which the substituted TQ segments are contiguous overlapping the preliminary mapping interval of qSB-9TQ with high resolution. After phenotyping, we finally narrowed the gene down to a 21kb region including 3 expressed genes. . To further investigate the resistant mechanism of qSB-9TQ, in this project we will 1) to clone qSB-9TQ by sequencing and transgene verification experiments; and 2) to analyze its resistant mechanism and signaling pathway associated with SB resistance by the methods like histopathology, metabonomics, qRT-PCR, subcellular localization, RNA-seq and phytohormone treatments; and 3) to identifiy its interaction proteins and determine the roles of interaction proteins in qSB-9TQ medidated SB resistance; and 4) to mine its elite allelic variants in rice natural germplasms as well as developing functional molecular markers for breeding. Results in this study will accelerate the ultization of qSB-9TQ in developing SB resistance variety, and provide new knowledge for understanding the mechanism of rice resistance to SB disease.
纹枯病是水稻最重要的病害之一,水稻对该病的抗性受多基因控制,抗病育种中只能应用数量抗病基因。研究表明中抗品种特青(TQ)第9染色体上存在一个主效抗纹枯病数量基因qSB-9TQ,具有较高育种应用价值。通过构建高精度染色体单片段重叠代换系,我们将该基因精细定位在21kb区间内,包含3个表达的基因。. 在此基础上,本项目将通过测序、转基因功能验证,克隆qSB-9TQ;通过组织病理学、代谢物分析、表达模式、亚细胞定位、RNA-seq和激素处理等方法,明确其抗病机制和信号调控途径;筛选其互作蛋白,明确互作蛋白的生物学功能及与qSB-9TQ间的相互调控关系;分析其在水稻自然品种中的优异复等位变异及分布特征,开发功能标记服务于抗病育种。结果将加速qSB-9TQ的育种应用,丰富水稻抗纹枯病分子机理的理论知识。

结项摘要

国内外多个研究团队此前均在水稻第9染色体长臂上检测到一个主效抗纹枯病QTL,但彼此间的定位结果并不完全一致。本项目之前通过构建染色体片段代换系,将中抗品种特青(TQ)第9染色体上的qSB-9TQ定位在21kb区间内。在此基础上,本项目首先通过转基因敲除和超表达实验,证实该定位区间内的3个基因及外侧的1个可能基因均不参与水稻的纹枯病抗性,不是qSB9TQ的目标基因。进而通过筛选遗传背景更一致的部分染色体片段代换系并进行重复表型鉴定,证实qSB-9TQ的下方还存在一个抗纹枯病QTL(命名为qSB9TQ-2),而原qSB-9TQ(更名为qSB9TQ-1)仍位于前期发表的146kb精细定位区间内,包含上述21kb区间。通过转录组分析,发现qSB9TQ-2可能参与调控苯丙烷信号途径,而qSB9TQ-1可能参与调控MAPK信号途径。结合转录组和重测序数据,对qSB9TQ-1和qSB9TQ-2中的所有基因进行了整合分析,最终分别筛选出12和27个候选基因,对各候选基因均进行了敲除研究,发现了4个参与调控纹枯病抗性的基因;进一步通过转基因互补试验,证实其中1个(命名为SBR9-2)编码具有DUF结构域的未知功能蛋白是qSB9TQ-2;亚细胞定位实验显示其在细胞质和细胞核中均有定位。SBR9-2受纹枯病菌诱导表达水平显著高于其感病等位基因sbr9-2,两者之间在基因内存在多个SNP和InDel变异,基于这些变异开发的基因内标记未来可直接用于抗病育种。SBR9-2在水稻中共存在4种单倍型,其中包含SBR9-2的Hap1主要分布在籼稻亚群中。研究过程中,还在第12染色体上鉴定到了1个新的抗纹枯病数量基因座qSB12YSBR1,并对其进行了精细定位;同时,在候选基因批量分析中还鉴定到1个具有育种应用价值的负调控水稻纹枯病抗性的ERF转录因子基因OsERF65。以上进展为进一步解析水稻抗纹枯病分子机理奠定了重要基础,同时将加速水稻抗纹枯病分子育种进程。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
水稻稻瘟病和纹枯病抗性鉴定方法
  • DOI:
    10.11983/cbb20100
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺闽;尹俊杰;冯志明;朱孝波;赵剑华;左示敏;陈学伟
  • 通讯作者:
    陈学伟
水稻类病斑突变体基因克隆及发生机制研究进展
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-4440.2022.03.032
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    江苏农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈旺鑫;史小品;杜海波;冯志明;陈宗祥;胡珂鸣;范江波;左示敏
  • 通讯作者:
    左示敏
水稻富含半胱氨酸类受体激酶家族基因对纹枯病菌和植物激素的响应特征分析
  • DOI:
    10.16819/j.1001-7216.2021.210305
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国水稻科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯志明;王广达;赵剑华;居冉;李梦臣;高鹏;胡珂鸣;陈宗祥;左示敏
  • 通讯作者:
    左示敏

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其他文献

论作物重要数量性状基因的鉴定和应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    扬州大学学报(农业与生命科学版),2005,26(2):50-55
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘学彪;张亚芳;左示敏;陈宗祥
  • 通讯作者:
    陈宗祥
抗纹枯病数量性状基因qSB-11HJX及qSB-9TQ改良粳稻品种的抗性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    扬州大学学报(农业与生命科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李明友;王嘉楠;王广达;冯志明;叶英豪;姜伟;左天;张亚芳;陈夕军;潘学彪;马玉银;陈宗祥;左示敏
  • 通讯作者:
    左示敏
植物数量抗病基因克隆及其抗性机
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    分子植物育种,2006,4(5):603-613
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    左示敏;殷跃军;张亚芳;陈宗祥
  • 通讯作者:
    陈宗祥
作物重要数量性状基因鉴定与利用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    扬州大学学报(农业与生命科学版),2005,26(2):50-55
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘学彪*;张亚芳;左示敏;陈宗
  • 通讯作者:
    陈宗
江苏省“十五”前后主栽粳稻品种纹枯病抗性评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    扬州大学学报(农业与生命科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宗祥;左示敏;王龙平;朱俊凯;张亚芳;王辉;马玉银;潘学彪;CHEN Zong-xiang,ZUO Shi-min,WANG Long-ping,ZHU Jun
  • 通讯作者:
    CHEN Zong-xiang,ZUO Shi-min,WANG Long-ping,ZHU Jun

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左示敏的其他基金

水稻抗纹枯病优异等位基因OsERF86Hap1的抗病分子机制研究
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  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    面上项目
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  • 批准号:
    31672013
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
抗纹枯病水稻新种质YSBR1中抗性QTL的鉴定及育种价值研究
  • 批准号:
    30900883
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    19.0 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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