HvmiR393介导的生长素信号调控在大麦籽粒发育和萌发中的作用机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31571645
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    58.0万
  • 负责人：
    韩凝
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Grain development and germination are two important developmental stages which affect barley production and malt quality. Our previous studies identified HvmiR393/target pair as a novel regulator which is highly expressed during grain development and germination in barley. Phenotype observation of transgenic barley with altered miR393 levels suggested that miR393-induced target repression is involved in the regulation of seed size, weight and germination rate. This project aims to establish a precise spatio-temporal expression pattern of HvmiR393, and investigate the relationship among miR393 accumulation, target expression and auxin response. Overexpression and knockdown transgenic barley lines will be used to reveal the biological role of miR393/target module on barley grain development and germination. Expression of related gene and hormone content will be detected to study the regulation role of miR393 on auxin signaling pathway and crosstalk between auxin and ABA/GA. The project also includes metabolomics analysis of metabolities changes in seeds, measurement of seed size, weight and composition, observation of seed germination and seedling growth, so that we can explain how miR393 affects grain development and germination in barley. The mechanism of small RNA-mediated regulation of grain development and germination could provide new strategies for barley quality improvement.
籽粒发育和萌发是影响大麦产量和麦芽品质的重要因素。前期工作中我们筛选并验证了一个在籽粒发育和萌发过程中高表达的HvmiRNA393/靶基因作用模块，转基因材料的表型分析说明HvmiR393通过靶基因抑制，调控籽粒大小、重量和萌发特性。本项目拟通过原位杂交、定量qRT-PCR以及启动子报告株系的组织染色等方法，建立大麦籽粒发育和萌发过程精细的HvmiR393时空表达谱，揭示HvmiR393积累与靶基因表达及生长素反应的相关性。利用miR393过量表达和功能抑制的转基因大麦株系，通过基因表达检测和激素含量测定，研究miR393对生长素反应的调控，以及与脱落酸和赤霉素信号的互作。通过代谢组分析、种子结构和组成的测定，萌发率和幼苗生长特性的观察，探寻miR393对籽粒发育和萌发的调控功能。最后提出新的基于小分子 RNA途径调控大麦籽粒发育和萌发的分子机制，为大麦品质的遗传改良提供新思路。

结项摘要

籽粒发育和萌发是影响大麦产量和麦芽品质的重要因素。前期工作中我们筛选并验证了HvmiRNA393/靶基因作用模块，本项目进一步探索了miR393对大麦籽粒发育和萌发的调控功能。通过Northern blot、定量qRT-PCR以及启动子报告株系的组织染色等方法，建立了大麦籽粒发育和萌发过程精细的HvmiR393时空表达谱。利用miR393过量表达和功能抑制的转基因大麦株系，发现在种子发育及萌发过程中miR393通过负调控生长素反应信号，与ABA和GA信号互作，影响籽粒大小和重量，影响萌发对ABA的敏感性。此外，miR393介导的生长素信号途径参与主根伸长及其对酸铝胁迫的敏感性调控；miR393通过生长素反应，与气孔发育相关转录因子互作，影响气孔密度和保卫细胞长度，并通过与ABA信号互作，影响植株对干旱胁迫的耐受性。总之，发育过程中miR393的表达由内部的发育信号决定，同时受到环境因素的影响，其自身积累水平呈现时空特异性，从而进一步对其靶基因产物的精确定位做出贡献。大麦miR393通过转录后抑制靶基因TIR1/AFB的表达水平，是生长素反应的重要调控方式之一，在大麦生长发育及非生物胁迫应答反应中发挥重要调节作用。miR393/靶基因模块可为大麦品质的遗传改良提供新思路。

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）
microRNAs participate in gene expression regulation and phytohormone cross-talk in barley embryo during seed development and germination.
microRNA参与种子发育和萌发过程中大麦胚的基因表达调控和植物激素串扰
  • DOI：
    10.1186/s12870-017-1095-2
  • 发表时间：
    2017-09-06
  • 期刊：
    BMC plant biology
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Bai B;Shi B;Hou N;Cao Y;Meng Y;Bian H;Zhu M;Han N
  • 通讯作者：
    Han N
The barley miR393 has multiple roles in regulation of seedling growth, stomatal density, and drought stress tolerance
大麦 miR393 在调节幼苗生长、气孔密度和干旱胁迫耐受性方面具有多种作用
  • DOI：
    10.1016/j.plaphy.2019.07.021
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Plant Physiology and Biochemistry
  • 影响因子：
    6.5
  • 作者：
    Yuan Weiyi;Suo Jingqi;Shi Bo;Zhou Chenlu;Bai Bin;Bian Hongwu;Zhu Muyuan;Han Ning
  • 通讯作者：
    Han Ning
小分子RNA在植物激素信号通路中的调控功能
  • DOI：
    10.16288/j.yczz.15-485
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    遗传
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许佳;侯宁;韩凝;边红武;朱睦元
  • 通讯作者：
    朱睦元
Epigenetic regulation of miR396 expression by SWR1-C and the effect of miR396 on leaf growth and developmental phase transition in Arabidopsis
SWR1-C对miR396表达的表观遗传调控及miR396对拟南芥叶片生长和发育期转变的影响
  • DOI：
    10.1093/jxb/erz285
  • 发表时间：
    2019-10-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Hou, Ning;Cao, Yanli;Han, Ning
  • 通讯作者：
    Han, Ning
miR393-Mediated Auxin Signaling Regulation is Involved in Root Elongation Inhibition in Response to Toxic Aluminum Stress in Barley
miR393介导的生长素信号传导调控参与大麦中有毒铝胁迫下的根伸长抑制
  • DOI：
    10.1093/pcp/pcw211
  • 发表时间：
    2017-03-01
  • 期刊：
    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Bai, Bin;Bian, Hongwu;Han, Ning
  • 通讯作者：
    Han, Ning

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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

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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

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          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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