甘蓝型油菜MKK9基因在菌核病抗性中的功能分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31601330
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 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:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Sclerotinia stem rot (SSR) is the most devastating disease of rapeseed (Brassica napus). Breeding and cultivation of resistant varieties are the most efficient and economic approach to the control of SSR in rapeseed. However, the molecular mechanism of SSR resistance is still poorly understood. We have performed comparative transcriptomic analysis to understand the differential defense response to S. sclerotiorum in a resistant line and a susceptible line of B. napus (J964,J902), and found that resistance differences between the resistant and susceptible lines are associated with the intensity of defense responses. Mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling cascades play pivotal roles in signal transduction of immune responses. Among the MAPK signaling cascades, we found MKK9 was more intensely induced in the resistant line than in the susceptible line. It might play important roles in SSR resistance. We plan to investigate the contribution of MKK9 to the SSR resistance by gene over-expression and knock-out, and confirm the downstream pathway which regulates by MKK9 by comparing the changes of hormone content, camalexin content, defense-related enzyme activity and transcriptomic before and after inoculation. MAPK signaling cascades in which MKK9 involve will be verified by yeast two hybrid system, bimolecular fluorescence complementation and kinase activity assay. Finally, we will explore the function of MKK9 in resistance to SSR in B. napus through the research above. The study will provide new insights on the molecular mechanism of the SSR resistance, as well as valuable gene resource for the molecular breeding of SSR resistance in rapeseed.
菌核病是制约我国油菜生产最主要的病害。培育抗病品种是防治菌核病最经济有效的途径,但我们对油菜抗菌核病的分子机制还了解较少。申请人前期对菌核病抗性差异明显的2个油菜纯系J964和J902进行比较转录组测序,发现抗感差异与抗病反应的剧烈程度有关,其中在抗病信号传导中起关键作用的MAPK信号级联中的MKK9在抗病材料中诱导表达更加剧烈,很可能对菌核病抗性起重要作用。本项目拟在此基础上分别对该基因进行过表达和敲除,确定其对菌核病抗性的作用。通过对这些材料在正常及接菌条件下的激素含量、植物抗毒素含量、与防卫相关的酶活性、转录组变化等分析来确定MKK9调控的下游途径;通过酵母双杂、双分子荧光互补和激酶活性测定确定抗菌核病反应中MKK9参与的MAPK级联。通过上述研究探索MKK9在抗菌核病反应中的生物学功能,为揭示油菜抗菌核病的分子机理奠定基础,对有效开展油菜菌核病抗性育种具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

油菜菌核病是由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary)引起的真菌性病害,每年导致油菜产量损失10%-20%,是制约我国油菜生产最主要的病害。培育抗(耐)病油菜品种是防治油菜菌核病最为经济有效的途径。但我们对抗菌核病的分子机制还了解较少。因此鉴定参与抗菌核病的一些关键基因,并对其进行功能分析,解析油菜抗菌核病的分子调控网络,为揭示油菜抗菌核病的分子机理奠定基础,对有效开展油菜菌核病抗性育种具有重要的理论意义和应用价值。本研究发现BnMKK9受到核盘菌侵染和JA处理的诱导表达。在油菜中过表达BnMKK9DD(激酶持续激活状态)可显著增强油菜菌核病抗性,而拟南芥该基因敲除突变体的菌核病抗性减弱。在烟草中瞬时表达BnMKK9引起H2O2积累,产生过敏性细胞死亡,且瞬时表达BnMKK9DD的烟草对菌核病抗性增强,因此在油菜中过表达BnMKK9DD提高菌核病抗性可能与增加H2O2的积累有关。在拟南芥中诱导表达BnMKK9DD后,拟南芥对核盘菌的抗性显著增强,进一步发现是由于诱导表达BnMKK9DD后,拟南芥抗病相关基因(PDF1.2、PR3和PR4)显著诱导表达,JA和Eth信号转导途径被激活。通过酵母双杂交和Pull-Down发现BnMKK9和BnMPK18互作,且BnMPK18在核盘菌侵染后也诱导表达。进一步发现BnMPK18上与BnMKK9互作结构域为aa 390—437。此外我们发现过表达BnMPK18也显著增强油菜菌核病抗性,而拟南芥mpk18菌核病抗性减弱。因此我们的研究发现BnMKK9-BnMPK18信号级联在油菜抗菌核病反应中起到重要作用。BnMKK9-BnMPK18激活了抗病反应,包括JA/Eth信号转导、抗病相关基因的表达、H2O2积累以及过敏性细胞死亡,从而产生抗病性。课题实施期间发表SCI论文3篇,中文核心期刊论文3篇,申请国家发明专利1 项,培养博士研究生2名,硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
植物MAPK 级联在逆境胁迫响应中的作用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分子植物育
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林俐;吴健
  • 通讯作者:
    吴健
Co-location of QTL for Sclerotinia stem rot resistance and flowering time in Brassica napus
甘蓝型油菜抗核病菌茎腐病和开花时间QTL的共定位
  • DOI:
    10.1016/j.cj.2018.12.007
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Crop Journal
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Wu Jian;Chen Peipei;Zhao Qing;Cai Guangqin;Hu Yue;Xiang Yang;Yang Qingyong;Wang Youping;Zhou Yongming
  • 通讯作者:
    Zhou Yongming
CRISPR/Cas9-Mediated Multiplex Genome Editing of the BnWRKY11 and BnWRKY70 Genes in Brassica napus L.
CRISPR/Cas9 介导的甘蓝型油菜 BnWRKY11 和 BnWRKY70 基因的多重基因组编辑。
  • DOI:
    10.3390/ijms19092716
  • 发表时间:
    2018-09-11
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Sun Q;Lin L;Liu D;Wu D;Fang Y;Wu J;Wang Y
  • 通讯作者:
    Wang Y
Homoeolog expression bias and expression level dominance in resynthesized allopolyploid Brassica napus.
再合成异源多倍体甘蓝型油菜中的同源表达偏倚和表达水平优势
  • DOI:
    10.1186/s12864-018-4966-5
  • 发表时间:
    2018-08-06
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Wu J;Lin L;Xu M;Chen P;Liu D;Sun Q;Ran L;Wang Y
  • 通讯作者:
    Wang Y
油菜与核盘菌互作分子机理研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国油料作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴健;周永明;王幼平
  • 通讯作者:
    王幼平

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其他文献

WRKY转录因子在植物抗逆反应中的功能研究进展
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.018.007413
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴雨捷;吴健;王幼平;孙勤富
  • 通讯作者:
    孙勤富
Multi-Class Ground Truth Inference in Crowdsourcing with Clustering
众包中的多类真实推理与聚类
  • DOI:
    10.1109/tkde.2015.2504974
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    张静;Victor S. Sheng;吴健;吴兴东
  • 通讯作者:
    吴兴东
极区夏季中层顶区域尘埃粒子参数的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    核聚变与等离子体物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李海龙;牛军;吴健;车海琴
  • 通讯作者:
    车海琴
领导愤怒与员工主动性行为——一个非线性关系的检验
  • DOI:
    10.19616/j.cnki.bmj.2019.10.007
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    经济管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张光磊;杨依蓝;李铭泽;吴健
  • 通讯作者:
    吴健
The early auxin responsive SAUR gene family in Solanaceae species.
茄科物种的早期生长素响应 SAUR 基因家族。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Gene
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    吴健;刘松瑜;何艳军;卢钢
  • 通讯作者:
    卢钢

其他文献

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吴健的其他基金

油菜抗菌核病主效QTL-qSRC6的图位克隆和功能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
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油菜抗菌核病主效QTL-qSRC6的图位克隆和功能研究
  • 批准号:
    32272112
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
利用跨界RNA干扰技术提高油菜菌核病抗性的研究
  • 批准号:
    32072020
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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