西瓜在枯萎病菌侵染过程中木质素合成及功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872132
  • 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:
    C1506.蔬菜与瓜果生长发育
  • 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

In a recent study, most genes involved in biosynthesis shikimate-phenylpropanoid-lignin biosynthesis pathway were induced expressed from resistance watermelon root infected by Fusarium oxysporum f. sp. niveum using an Agilent custom microarray and suppression subtractive hybridization (SSH). These suggested that lignin involved in inhibiting Fusarium oxyspporum f. sp. niveum colonization in wtermelon. Results of quantitative real-time PCR in incompatible and compatible interaction also supported this case. Those results demonstrate that lignin biosynthesis pathways might play important roles in watermelon against FON infection,but the exact function and biosynthesis process of lignin is yet unclear. In this project, we intend to study function of lignin on watermelon inoculated by Fusarium oxysporum f. sp. niveum in histochemistry; The changes of gene expression of the plants are studied by quantitative real-time PCR induced Jasmonic acid and Fusarium oxysporum f. sp. niveum in order to understand biosynthesis process of lignin on watermelon inoculated by Fusarium oxysporum f. sp. niveum . Clone Cl4CL gene on the basis of preliminary studies, and validate gene function by construction and transformation of anti-sense expression vector of Cl4CL gene using CRISPR/Cas9 technology. The transgenic plants are obtained. The phenotype and physiological characteristics are researched in transgenic watermelon inoculated by Fusarium oxysporum f. sp. niveum. In addition, the regulatory factors and interaction proteins of Cl4CL gene will be identified through the yeast one-hybrid and two-hybrid. The implementation of this project will not only reveal function and biosynthesis process of lignin in watermelon in response to Fusarium oxysporum f.sp. niveum infection, but also will be helpful in molecular breeding of resistant varieties and the development of rational strategies for control of Fusarium wilt disease in watermelon.
课题组前期通过SSH和microarray 研究发现木质素合成基因在西瓜枯萎病抗性反应中被诱导表达,用 Realtime-PCR在抗、感西瓜中进行验证,确定木质素合成基因在抗性品种上调表达,而感病无变化,且4CL基因表达与西瓜枯萎病抗性进程最相关,推测木质素合成参与西瓜枯萎病抗性反应,但其具体的功能尚不明确。本项目拟在前期基础上检测枯萎病菌对西瓜维管束细胞结构、木质素含量的影响,测定在枯萎病菌和茉莉酸诱导下木质素合成相关基因表达时空性、酶类活性及代谢产物的含量,明确木质素合成在西瓜枯萎病抗性中功能;克隆木质素合成关键基因Cl4CL,通过CRISPR/Cas9技术构建载体,获得突变体植株,对木质素的功能进行验证, 最后对Cl4CL基因调控因子及互作蛋白进行鉴定。研究结果不仅可以揭示木质素合成在西瓜枯萎病抗性反应中的功能,还对西瓜枯萎病可持续防控具有重要的理论和实际意义。

结项摘要

西瓜是世界第五大水果,我国西瓜的栽培面积、总产量与人均消费量均居世界首位。西瓜枯萎病是由半知菌亚门镰孢属尖孢镰刀菌寄生引起的一种世界性真菌土传病害,病田一般减产 20%-30%、严重田块可达 50%-60%,甚至绝产。细胞壁的强度提升和根茎部的木质化是西瓜枯萎病结构抗病的重要内在机制。项目前期利用绿色荧光蛋白(GFP)标记西瓜枯萎病菌研究发现西瓜对枯萎病菌的抗性表现在阻止了病菌再次入侵或扩散生长。为了揭示木质素合成基因在西瓜枯萎病抗性反应中作用。项目首先确定木质素含量与西瓜幼苗对枯萎病的抗性呈正相关,明确了在枯萎病菌和茉莉酸诱导下抗病品种的木质素合成相关基因表达时空性、酶类活性及代谢产物的含量都比感病品种高,明确4CL基因是西瓜枯萎病抗性中木质素合成关键基因;克隆木质素合成关键基因Cl4CL,Cl4CL1、Cl4CL2与冬瓜Bh4CL聚为一支,同属于4CL基因ClassⅠ类参与木质素合成。项目研究发现茉莉酸含量和木质素含量与西瓜幼苗对枯萎病的抗性呈正相关(n=0.93 ,n=0.89),茉莉酸转导途径通过ERF分支参与西瓜苗期对枯萎病抗性的调控。接菌处理会使抗、感品种根茎部茉莉酸含量、合成相关基因、酶活均显著提高和木质素的含量提高,明确了木质素合成在茉莉酸调控西瓜枯萎病抗性反应的作用起一定的作用。研究结果不仅可以揭示木质素合成在西瓜枯萎病抗性反应中的功能,还对西瓜枯萎病可持续防控具有重要的理论和实际意义。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
小果型西瓜基质栽培技术规程
  • DOI:
    10.16861/j.cnki.zggc.2021.0104
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国瓜菜
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨洋;吴晓蕾;高洪波;李敬蕊;宫彬彬;吕桂云
  • 通讯作者:
    吕桂云
生防菌复合基质对西瓜幼苗的促生作用及枯萎病的防治效果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    河北农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔梦娇;杨洋;李敬蕊;吴晓蕾;宫彬彬;高洪波;吕桂云
  • 通讯作者:
    吕桂云
西瓜枯萎病菌PCR分子检测方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    果树学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟鑫;赵静;吴晓蕾;李敬蕊;吕桂云
  • 通讯作者:
    吕桂云
Detection and Quantification of Fusarium oxysporum f. sp. niveum Race 1 in Plants and Soil by Real-time PCR.
尖孢镰刀菌 f 的检测和定量。
  • DOI:
    10.5423/ppj.oa.03.2022.0039
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    The plant pathology journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhong X;Yang Y;Zhao J;Gong B;Li J;Wu X;Gao H;Lü G
  • 通讯作者:
    Lü G
野生西瓜砧木对西瓜生长及枯萎病抗性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张玉锦;耿二康;崔梦娇;杨嵩涵;苗巧艺;吕桂云
  • 通讯作者:
    吕桂云

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其他文献

表达序列标签(EST)分析方法及在植物抗病研究中的应用,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕桂云;张海英;郭绍贵;许勇*
  • 通讯作者:
    许勇*
寄主植物与枯萎病菌互作机理的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国蔬菜
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕桂云;张海英;郭绍贵;许勇*
  • 通讯作者:
    许勇*
农杆菌介导的西瓜枯萎病菌遗传转化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    植物保护
  • 影响因子:
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  • 作者:
    任俊杰;王丽霞;高洪波;吕桂云
  • 通讯作者:
    吕桂云

其他文献

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西瓜MYB转录因子对枯萎病抗性调控机理研究
  • 批准号:
    31201632
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    23.0 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

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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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