水稻株型和穗型的分子遗传调控网络

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91535301
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    400.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1306.作物种质资源学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Both plant architecture and inflorescence architecture are key agronomical factors determining grain yield in rice. Identification of the genes controlling these two traits and construction of the genetic regulatory networks they involved in will establish important theoretical foundation for shaping ideal plant architecture and breeding of high-yield rice varieties. We identified two genes CAD1 and HQ7 that play important roles in regulating plant architecture and inflorescence architecture. CAD1 and HQ7 inhibit tillering, promote panicle branches development, increase grain number per panicle and subsequently enhance grain yield through modulating auxin in rice. On this basis, we will utilize single gene and multiple genes transgenic plants of CAD1 and HQ7 to further dissect the molecular mechanisms of CAD1 and HQ7 at the levels of transcription, protein and hormone metabolism. We will identify the downstream interactive genes of CAD1 and HQ7, and develop the genetic networks regulating plant architecture and inflorescence architecture which is mediated by auxin. This work will be helpful for revealing the complex genetic regulatory network controlling plant architecture and inflorescence architecture, and also provide new genes and techniques to improve rice plant architecture and to enhance grain yield in rice.
株型和穗型是两个影响水稻产量的重要农艺性状,它们是多基因控制的复杂数量性状。克隆控制水稻株型和穗型的关键基因,构建其参与的遗传调控网络,将为塑造水稻理想株型、培育高产水稻品种奠定重要的理论基础。本项目申请人及共同申请人克隆了两个控制水稻株型和穗型重要基因CAD1和HQ7。CAD1和HQ7基因均通过生长素抑制分蘖生长,促进枝梗发育,增加每穗粒数,最终提高单株产量。本项目拟在此基础上,以CAD1和HQ7基因分别和同时过量表达、下调表达转基因植株等遗传材料为研究对象,利用分子生物学技术,在转录水平、蛋白水平和激素代谢水平,进一步研究CAD1和HQ7的功能,鉴定CAD1和HQ7的下游互作基因,构建CAD1和HQ7基因共同参与、由生长素所介导的水稻株型和穗型遗传调控网络,研究结果不仅为构建水稻株型和穗型的遗传调控网络提供重要基础,而且为改良水稻株型和提高产量提供新基因和新技术。

结项摘要

株型和穗型是两个影响水稻产量的重要农艺性状,克隆控制水稻株型和穗型的关键基因,构建其参与的遗传调控网络,将为塑造水稻理想株型、培育高产水稻品种奠定重要的理论基础。本项目在前期工作基础上,进一步研究了控制株型、穗型基因重要基因PAY1和HQ7的功能,并且克隆了4个控制水稻穗粒数和产量新基因。发现HQ7属于auxin-signaling F-Box (AFB)基因家族(OsAFB6),过表达HQ7/OsAFB6基因的突变体和转基因系均表现抽穗延迟,枝梗和颖花数增多,产量提高。在穗发育基因FZP的上游5.3 kb处的18bp插入降低FZP基因的表达,增加穗粒数、提高产量,有意思的是,PAY1能够与FZP在体内能够形成蛋白复合体,促进FZP蛋白的降解,并且突变的PAY1能够提高其水解效率。此外,我们还克隆了控制穗粒数基因NOG1、GN2和GAD1,GN2是一个新形成的基因,可能通过赤霉素途径调控水稻穗粒数。NOG1基因编码脂肪酸β-氧化途径中烯酰辅酶A水合酶,其启动子区域的一个12-bp的插入能够增加基因的表达水平,降低植物体内脂肪酸和茉莉酸的水平,增加穗粒数,提高产量。GAD1编码一个富含半胱氨酸的小分子分泌肽,提高影响细胞分裂素的水平影响穗粒数、籽粒大小及芒的发育。以上研究结果不仅为解析水稻穗粒数与产量的遗传调控网络提供了一个新的突破,也为水稻高产育种提供了重要新基因。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
NOG1 increases grain production in rice.
NOG1 提高水稻产量
  • DOI:
    10.1038/s41467-017-01501-8
  • 发表时间:
    2017-11-14
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Huo X;Wu S;Zhu Z;Liu F;Fu Y;Cai H;Sun X;Gu P;Xie D;Tan L;Sun C
  • 通讯作者:
    Sun C
GAD1 Encodes a Secreted Peptide That Regulates Grain Number, Grain Length, and Awn Development in Rice Domestication
GAD1 编码一种分泌肽,可调节水稻驯化过程中的粒数、粒长和芒发育
  • DOI:
    10.1105/tpc.16.00379
  • 发表时间:
    2016-10-01
  • 期刊:
    PLANT CELL
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Jin, Jing;Hua, Lei;Sun, Chuanqing
  • 通讯作者:
    Sun, Chuanqing
Emergence of a Novel Chimeric Gene Underlying Grain Number in Rice
谷物中新型嵌合基因的出现
  • DOI:
    10.1534/genetics.116.188201
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    GENETICS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Chen, Hao;Tang, Yanyan;Sun, Chuanqing
  • 通讯作者:
    Sun, Chuanqing
Duplication of an upstream silencer of FZP increases grain yield in rice
FZP上游消音器的重复增加了水稻的产量
  • DOI:
    10.1038/s41477-017-0042-4
  • 发表时间:
    2017-11-01
  • 期刊:
    NATURE PLANTS
  • 影响因子:
    18
  • 作者:
    Bai, Xufeng;Huang, Yong;Xing, Yongzhong
  • 通讯作者:
    Xing, Yongzhong

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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

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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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