基于精细取样和多组学整合分析发掘柑橘珠心胚起始的关键基因和调控路径

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872051
  • 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:
    C1502.果树种质资源与遗传育种学
  • 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

During citrus apomixis, some nucellar cells deviate from somatic cell fate, and develop directly into nucellar embryos. Seedlings developed from nucellar embryos are identical to the maternal parent in genetic composition, which hinders cross breeding of citrus, but is applied widely in citrus rootstock propagation, seedling rejuvenation and scion improvement via somatic variation of nucellar embryos. However, the mechanisms that regulate the initiation and formation of nucellar embryo remain to be elucidated. In our previous study, comparative analysis of transcriptome and small RNAs were conducted in ovules between the mono- and poly-embryonic citrus varieties. In the present proposal, we plan to collect the nucellar tissue before nucellar embryo initiation and the nucellar embryo initial (NEI) cells with enlarged nucleus and condensed cytoplasm through laser microdissection (LMD). Through analysis of transcriptome, DNA methylation and small RNA profile of the above mentioned specific cell lineages, we intend to identify the genes and epigenetic regulations involved in nucellar embryo initiation. The function of potential regulatory genes will be validated first through the time-saving genetic transformation of citrus in vitro callus tissue, and then by transformation into the wild kumquat (Fortunella hindsii), the close relative of Citrus genera with short juvenility. The implementation of present proposal is expected to provide candidate genes and regulatory information for elucidating nucellar embryo initiation and formation, which also holds potential application for citrus variety improvement and rootstock propagation.
柑橘无融合生殖过程中,珠心细胞偏离体细胞分化途径,经特化直接发育形成珠心胚;珠心胚苗与母体遗传组成一致,是柑橘常规杂交育种的障碍,但被广泛用于柑橘砧木繁育、苗木复壮和接穗品种的珠心胚苗变异改良;然而,柑橘珠心胚如何起始和形成?其机理尚不清楚。基于申请人所在课题组以成对的柑橘单/多胚性材料而发掘的胚珠间的差异转录组和小RNA等前期基础,本申请项目拟以单、多胚柑橘的杂交分离群体和珠心多胚程度高的椪柑为材料,采用激光显微切割术精细取样珠心胚起始前的珠心组织和核大质浓的珠心胚起始细胞,通过转录组、DNA甲基化和小RNA组学整合分析,发掘珠心胚起始相关基因和表观遗传调控路径,筛选关键基因,并以柑橘愈伤组织体细胞胚发生这一离体快速转化体系和短童期的山金柑遗传转化体系验证候选基因的功能。本项目的实施将为解析柑橘珠心胚起始和形成机理提供候选基因和调控信息,对柑橘品种改良和砧木繁育也具有潜在的应用价值。

结项摘要

柑橘独特而稳定的珠心多胚性是典型的孢子体无融合生殖类型,被广泛用于繁育整齐一致的砧木和保持接穗种性,但也是柑橘杂交育种的主要障碍。然而,珠心胚起始发生的调控路径和生物过程尚不明晰。为发掘柑橘珠心胚起始的关键基因和调控路径,本项目采用激光显微切割技术精细取样结合转录组(RNA-Seq)和重亚硫酸盐测序(BS-Seq),分析无融合生殖细胞的基因表达和DNA甲基化特征。研究结果发现胚发育和氧化逆境响应过程在无融合生殖细胞显著上调富集,鉴定了无融合生殖细胞特异表达基因CitRWP和CitZFP,发现CitRWP基因编码区的DNA甲基化水平在无融合生殖细胞中较高,多胚型胚珠相比单胚型胚珠积累更多活性氧物质(ROS)。由此提出柑橘珠心胚起始工作模型,即CitRWP基因区DNA超甲基化增强了其在无融合生殖细胞表达,CitRWP促进锌指蛋白转录因子基因CitZFP表达,进而激活下游胚发生途径,诱导柑橘珠心组织向胚性细胞转变,完成珠心胚起始发生。此外,在多胚的甜橙和单胚的柚基因组鉴定B3转录因子超家族基因,发现CsFUS3在生胚过程高表达,证实CsFUS3通过调节愈伤组织中ABA/GA含量比促进胚发生。优化柑橘愈伤原生质体瞬时转化体系,使转化率高达50%-70%,蛋白亚细胞定位成功率高于60%,编辑效率10.7%,为再生无外源基因插入的基因编辑植株提供了技术体系。本研究的实施提出柑橘珠心胚起始发生的工作模型,筛选了珠心胚起始关键基因并解析了胚发生调控通路,完成了项目目标,为高效利用无性胚发生提高柑橘育种和繁育效率提供了理论参考,丰富了植物胚发生的理论认知。已在Journal of Experimental Botany、DNA Research等国际学术期刊发表论文5篇,在园艺学报发表摘要1篇,授权发明专利1项,培养博士生4人、硕士生1人。

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(1)
An efficient transient gene expression system for protein subcellular localization assay and genome editing in citrus protoplasts(通讯作者)
  • DOI:
    10.1016/j.hpj.2022.06.006
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Horticultural Plant Journal
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Yang Wen-Hui;Ren Jia-Qin;Liu Wan-Rong;Liu Dan;Xie Kai-Dong;Zhang Fei;Wang Peng-Wei;Guo Wen-Wu;Wu Xiao-Meng
  • 通讯作者:
    Wu Xiao-Meng
Transcriptomes and DNA methylomes in apomictic cells delineate nucellar embryogenesis initiation in citrus.
  • DOI:
    10.1093/dnares/dsab014
  • 发表时间:
    2021-09-13
  • 期刊:
    DNA research : an international journal for rapid publication of reports on genes and genomes
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jia HH;Xu YT;Yin ZP;Wu XM;Qing M;Fan YJ;Song X;Xie KD;Xie ZZ;Xu Q;Deng XX;Guo WW
  • 通讯作者:
    Guo WW
miR171 modulates induction of somatic embryogenesis in citrus callus
  • DOI:
    10.1007/s00299-022-02865-y
  • 发表时间:
    2022-04-05
  • 期刊:
    PLANT CELL REPORTS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Shi, Qiao-Fang;Long, Jian-Mei;Wu, Xiao-Meng
  • 通讯作者:
    Wu, Xiao-Meng
miR156 regulates somatic embryogenesis by modulating starch accumulation in citrus
  • DOI:
    10.1093/jxb/erac248
  • 发表时间:
    2022-06-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Feng, Meng-Qi;Lu, Meng-Di;Wu, Xiao-Meng
  • 通讯作者:
    Wu, Xiao-Meng

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

以雄性不育胞质杂种’华柚2 号’为母本创制柚有性群体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    果树学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏强明;彭珺;解凯东;伍小萌;徐强;郭文武
  • 通讯作者:
    郭文武
依据多倍体形态特征快速高效发掘柑橘四倍体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    园艺学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周锐;解凯东;王伟;彭珺;谢善鹏;胡益波;伍小萌;郭文武
  • 通讯作者:
    郭文武
无核柚新品种‘华柚2号’
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    园艺学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    解凯东;方燕妮;伍小萌;谢宗周;邓秀新;郭文武
  • 通讯作者:
    郭文武

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

伍小萌的其他基金

锌指蛋白转录因子CitZFP调控柑橘珠心胚发生的功能与通路解析
  • 批准号:
    32272660
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
锌指蛋白转录因子CitZFP调控柑橘珠心胚发生的功能与通路解析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
柑橘愈伤组织胚性差异的分子基础与关键作用因子筛选
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
miR171调控柑橘愈伤组织体细胞胚发生的功能解析
  • 批准号:
    31501726
  • 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

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码