基于mGWAS解析bHLH26调控水稻茉莉酸代谢途径的遗传和分子机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31800250
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Jasmonates is a kind of important plant hormone, which plays an important role in regulating development and environmental adaptation. Jasmonic acid was derived from lipid metabolism, which can be further modified to produce various derivatives. Studies in several species revealed that jasmonates’ accumulation displayed spatial and temporal distribution as well as effected by various external stimuli, suggesting that the metabolic pathways of jasmonic acid may be regulated by complex transcriptional regulation. However, the key transcription factors for the response to external stimuli of jasmonates have not been reported. Herein, rice core germplasm is used for genome-wide association analysis with different methods to identify candidate genes regulating jasmonic acid metabolic pathways. Biochemical and genetic studies will be performed to illuciate the effect of natural variation of candidate genes on jasmonates accumulation. Our study will decipher the transcriptional regulation mechanism of jasmonic acid pathway. Through the response of the transgenic plants to the stress condition, the effect of the mediated jasmonic acid metabolic pathway on the environmental adaptation will be analyzed. Based on the abovementioned studies, the followed deep mining of genetic resources will provide a theoretical basis for the genetic improvement of rice resistance.
茉莉素是一类重要的植物激素,在调节植物生长发育和环境适应等方面发挥重要作用。植物脂肪酸代谢生成茉莉酸,进一步修饰可以生成多种衍生物,茉莉酸及其衍生物统称茉莉素。多个物种的研究表明,茉莉素含量存在显著的时空差异,并受到多种外界刺激的影响,这提示茉莉酸途径可能受到复杂的转录调控。然而,植物茉莉素响应外界刺激的关键转录因子尚无报道。本申请以水稻核心种质为材料,以茉莉酸途径物质的含量及两两代谢物含量比值为靶性状,应用多种算法进行全基因组关联分析,预测可能影响茉莉酸代谢途径的候选基因,从中筛选重要转录因子,并从遗传学和分子生物学角度研究候选基因自然变异对茉莉素含量的影响,从而解析水稻茉莉酸代谢途径的转录调控机理。通过转基因后代对胁迫条件的响应揭示该转录调控途径在茉莉素环境应答中的作用及其介导的茉莉酸代谢途径在环境适应中的意义。基于以上研究,深入挖掘遗传资源,为水稻抗逆性状的遗传改良提供理论基础。

结项摘要

植物脂肪酸代谢生成茉莉酸,进一步修饰可以生成多种衍生物,茉莉酸及其衍生物统称茉莉素,在调节植物生长发育和环境适应等方面发挥重要作用。茉莉素含量存在显著的时空差异,并受到多种外界刺激的影响,这提示茉莉素稳态维持可能受到复杂的转录调控。然而,植物茉莉素稳态维持的转录调控机制尚待深入研究。本项目优化了代谢物多样性的遗传基础研究方法,建立了水稻高效基因编辑载体构建的技术体系。基于上述基础,本课题以水稻叶片茉莉素含量及其比值为靶性状开展了全基因组关联分析,定位到了多个候选基因。进一步,本项目开展了转基因实验,验证了转录因子bHLH26控制茉莉素含量的功能。转录组测序和DAP-seq联合分析表明,JA-Ile合成的关键基因JAR1可能是bHLH26的直接靶基因。此外,ABA合成的正调控基因bZIP23可能也是bHLH26直接调控的靶点。本项目进一步开展了酵母单杂交、双荧光素酶和微量热泳动实验,证明bHLH26能够直接结合JAR1和bZIP23的启动子,并激活后者表达。本研究还发现,bHLH26参与水稻低温适应性。上述成果完善了对水稻茉莉素合成调控机制的认识,揭示了bHLH26的多重生物学功能,为水稻遗传改良奠定了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The diversity of nutritional metabolites: Origin, dissection, and application in crop breeding
营养代谢物的多样性:起源、剖析及其在作物育种中的应用
  • DOI:
    10.3389/fpls.2019.01028
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Plant Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Chuanying Fang;Jie Luo;Shouchuang Wang
  • 通讯作者:
    Shouchuang Wang
A simple and efficient cloning system for CRISPR/Cas9-mediated genome editing in rice.
一种简单高效的克隆系统,用于 CRISPR/Cas9 介导的水稻基因组编辑。
  • DOI:
    10.7717/peerj.8491
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    PeerJ
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Xiaoli Liu;Xiujuan Zhou;Kang Li;Dehong Wang;Yuanhao Ding;Xianqing Liu;Jie Luo;Chuanying Fang
  • 通讯作者:
    Chuanying Fang
Metabolic GWAS-based dissection of genetic bases underlying the diversity of plant metabolism
基于代谢 GWAS 的植物代谢多样性遗传基础解析
  • DOI:
    10.1111/tpj.14097
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Journal
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Chuanying Fang;Jie Luo
  • 通讯作者:
    Jie Luo
OsTSD2-mediated cell wall modification affects ion homeostasis and salt tolerance
OsTSD2介导的细胞壁修饰影响离子稳态和耐盐性
  • DOI:
    10.1111/pce.13499
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant, Cell and Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chuanying Fang;Kang Li;Yangyang Wu;Dehong Wang;Junjie Zhou;Xiaoli Liu;Yufei Li;Cheng Jin;Xianqing Liu;Luis Alej;ro Jose Mur;Jie Luo
  • 通讯作者:
    Jie Luo
Comparative analysis of metabolome of rice seeds at three developmental stages using a recombinant inbred line population
使用重组自交系群体对水稻种子在三个发育阶段的代谢组进行比较分析
  • DOI:
    10.5817/ty2021-1-2
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Journal
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Kang Li;Dehong Wang;Liang Gong;Yuanyuan Lyu;Hao Guo;Wei Chen;Cheng Jin;Xianqing Liu;Chuanying Fang;Jie Luo
  • 通讯作者:
    Jie Luo

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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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