野生西瓜钾高效吸收相关基因的发掘及功能验证

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31201660
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1508.茶学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Potassium is an essential macroelement for plant growth and development. The limited potassium in the soil and the shortage of potassium fertilizer are important limited factors for the sustainable agriculture in China. Watermelon is an important horticultural crop, and the need of potassium for plant growth and development of watermelon is high. Our previous study found that the potassium uptake capacity and low potassium tolerance of wild watermelon is generally higher than that of cultivated ones, and the low potassium tolerance of cultivated watermelon can be enhanced by grafting onto wild watermelon rootstocks. In the present project, the wild watermelon cultivar'Yongshi' with high potassium uptake capacity and the cultivated watermelon cultivar'8424'with low potassium uptake capacity were used as materials. The candidate genes responsible for the high potassium uptake capacity of wild watermelon will be identified, by studying the low potassium responsive gene expression profiling of root using the high-throughput sequencing technique, in combination with the bioinformatics analysis. The spatial and temporal expression of candidate gene will be conducted by Real-time PCR. The full-length candidate gene will be cloned. On this basis, the functional verfication of candidate genes will be conducted through the genetic transformation of Arabidopsis. It is expected that the implementation of this project will obtain the key genes for high potassium uptake capacity of wild watermelon, and lay a foundation for the elucidation of molecular mechanism for the low potassium tolerance of wild watermelon. Meanwhile, the result will also provide the theoretical basis for the enhanced low potassium tolerance of cultivated watermelon by grafting onto wild watermelon.
钾是植物生长发育所必需的大量元素。土壤钾不足和钾肥资源贫乏是我国农业生产可持续发展的重要限制因子。西瓜是一种重要的园艺作物,对钾素需求量大。项目组前期研究发现,野生西瓜对钾的吸收能力和耐低钾性能普遍强于栽培西瓜,利用野生西瓜为砧木嫁接可以显著提高栽培西瓜的耐低钾能力。本项目以前期筛选出的钾高效吸收型野生西瓜'勇士'和钾低效吸收型栽培西瓜'8424'为材料,利用高通量测序技术研究低钾胁迫下根系基因表达谱的变化,进行生物信息学分析,确定野生西瓜钾素高效吸收候选基因。利用Real- time PCR技术研究候选基因时空表达模式;克隆候选基因全长;通过转化模式植物拟南芥的方法对重要候选基因进行功能验证。本项目的实施可望获得野生西瓜钾高效吸收关键基因,为揭示野生西瓜耐低钾的分子机制奠定基础,同时也为野生西瓜嫁接提高栽培西瓜的耐低钾性能提供理论依据。

结项摘要

钾是植物生长发育必需的大量元素。土壤钾不足和钾肥资源贫乏是我国农业生产可持续发展的重要限制因子。西瓜是一种重要的园艺作物,对钾素需求量大。本项目以前期筛选出的钾高效吸收型野生西瓜‘勇士’和钾低效吸收型栽培西瓜‘早佳8424’为材料,利用RNA-Seq和QPCR技术研究了低钾(0 mM K+)早期(6 h)和后期(120 h)根系基因表达谱的变化,结合传统生理手段测定了光合作用、矿质营养、抗氧化和内源激素等参数,提出了野生西瓜‘勇士’适应低钾胁迫的分子生理模型:根系发达,K+转运蛋白基因表达丰度高,对根际低浓度K+的亲和能力好,且能有效利用Mg2+和Ca2+代替K+;抗氧化能力强,生长相关的激素(IAA、GA3)与衰老相关的激素(ABA、ETH)之间的平衡维持较好;野生西瓜‘勇士’能够在非逆境下高量表达很多抗逆相关的基因,而在长期低钾胁迫下能够下调表达与胁迫响应和防御反应相关的基因,从而使更多的能量被根系生长所利用,而强大的根系可以有效地吸收K+,从而逐渐适应低钾胁迫。基于RNA-Seq生物信息学分析和前人钾营养研究进展,筛选出野生西瓜钾高效吸收候选基因30个。克隆了野生西瓜钾高效吸收候选基因Cla012760(HAK5)的全长,长度为2400bp,将此基因转到模式植物拟南芥hak5突变体中,已经获得了T2代植株,目前正在进行耐低钾性鉴定,评价野生西瓜Cla012760基因在钾高效吸收中的功能。本项目的实施部分解析了野生西瓜耐低钾的分子机制,获得了钾高效吸收的30个候选基因,为进一步揭示野生西瓜耐低钾的分子机制奠定了基础。本项目已经发表论文4篇,其中SCI论文2篇,培养毕业博士和硕士研究生各1名,获得湖北省科技进步二等奖和三等奖各1项。项目主持人作为大会秘书协助会议召集人成功组织召开了“第一届国际园艺学会蔬菜嫁接研讨会”(2014.3.17-21)。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Comparative transcriptome profiling of potassium starvation responsiveness in two contrasting watermelon genotypes
两种对比西瓜基因型钾饥饿反应的比较转录组分析
  • DOI:
    10.1007/s00425-013-1976-z
  • 发表时间:
    2014-02-01
  • 期刊:
    PLANTA
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Fan, Molin;Huang, Yuan;Bie, Zhilong
  • 通讯作者:
    Bie, Zhilong
Melatonin: Current Status and Future Perspectives in Plant Science.
褪黑素:植物科学的现状和未来展望
  • DOI:
    10.3389/fpls.2015.01230
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Nawaz MA;Huang Y;Bie Z;Ahmed W;Reiter RJ;Niu M;Hameed S
  • 通讯作者:
    Hameed S

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其他文献

钢管混凝土叠合柱受力性能研究
  • DOI:
    10.13197/j.eeev.2017.04.129.huangd.015
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄登;黄远;陈桂榕;杨扬;彭勃
  • 通讯作者:
    彭勃
重大生产安全事故的网络舆情传播分析及其政策建议——以“8·12天津港爆炸事故”为例
  • DOI:
    10.14120/j.cnki.cn11-5057/f.2016.03.021
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    管理评论
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘怡君;陈思佳;黄远;马宁;王光辉;牛文元
  • 通讯作者:
    牛文元
不同钾钠处理对西瓜生长和生理的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国瓜菜
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    焦妍妍;陈晨;Muhammad Azher Nawaz;别之龙;黄远
  • 通讯作者:
    黄远
考虑滑移效应的钢-混凝土组合框架梁的刚度研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄远;聂建国;易伟建
  • 通讯作者:
    易伟建
现浇柱预制梁混凝土框架结构抗震性能试验研究
  • DOI:
    10.14006/j.jzjgxb.2015.01.006
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    建筑结构学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄远;张锐;朱正庚;易伟建;许铭
  • 通讯作者:
    许铭

其他文献

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黄远的其他基金

砧木子叶IAA调控西瓜嫁接愈合的机理研究
  • 批准号:
    31972434
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
嫁接西瓜接穗反馈调节砧木钾吸收的长距离运输信号物质研究
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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