大葱细胞质雄性不育基因的克隆及功能分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31372066
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1505.蔬菜、瓜果种质资源与遗传育种学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Heterosis of Welsh onion is outstanding and male sterility is the basis of heterosis utilization on Welsh Onion. In this study, welsh onion cytoplasmic male sterile 63A and its maintainer line 63B are experimental objects. In order to determine the pollen abortion stage and cytological characterizations of cytoplasmic male sterile(CMS) lines, the CMS lines and its maintainers are used to observe the anther development by means of paraffin section method on welsh onion. By taking advantages of AFLP, RFLP, cDNA-AFLP and isobaric tags for relative and absolute quantification (iTRAQ), the male sterile line and fertile mitochondrial differentially expressed genes will be screened, differential gene expression patterns will be analyzed and the male sterility candidate genes will be determined through Northern, Western technology, whose position will be determined in the mitochondrial genome by Gene walking. In order to determine its subcellular localization, the expression vector of instantaneous male sterility candidate genes will be constructed and transformed into onion epidermal tissue. Sterile candidate genes prokaryotic expression vectors will be constructed and transformed into E. coli to test its toxicity. A mitochondria-targeted expression vector will be firstly constructed and transferred subsequently into Arabidopsis by Agrobacterium-mediated floral dip or spray, so that the anther fertility and developmental morphology of transgenic lines are observed and examined to determine the function of male-sterile genes. By carrying out this project, a new cytoplasmic male sterility gene with independent intellectual property rights will be obtained, which will lay the foundations for directive breeding of CMS on Welsh onion, and definitize the structure and function of it, so as to reveal the molecular mechanism of pollen sterility, which will provide a theoretical basis for the better utilizing of allium vegetables heterosis.
大葱杂种优势明显,雄性不育是大葱优势利用的基础。本研究以大葱胞质不育系63A及其保持系63B为材料,通过花药发育过程的细胞学观察,确定不育系的败育时期;利用AFLP、cDNA-AFLP、同重标签相对与绝对定量(iTRAQ)等技术筛选雄性不育系和可育系线粒体的差异基因;利用Northern、western技术分析差异基因的表达模式,确定雄性不育候选基因;利用基因步移技术确定其在线粒体基因组中的位置。构建不育候选基因原核表达载体,转化大肠杆菌,检测其毒性;构建瞬时表达载体,转化洋葱表皮组织,确定其亚细胞定位;构建线粒体定位表达载体,转化拟南芥,分析转基因植株的花药育性及花药发育特征,明确雄性不育基因的功能。本项目的开展将有望获得具有自主知识产权的雄性不育基因,为通过基因操作技术定向培育大葱CMS奠定基础,同时,明确大葱雄性不育基因的结构特点和功能,揭示大葱雄性不育的分子机制。

结项摘要

大葱杂种优势明显,雄性不育是大葱优势利用的基础。本研究以大葱胞质不育系为材料,通过花药发育过程的细胞学观察,确定不育系的败育时期;克隆雄性不育相关基因;构建不育候选基因原核表达载体,转化大肠杆菌,检测其毒性;构建瞬时表达载体,转化洋葱表皮组织,确定其亚细胞定位;构建线粒体定位表达载体,转化拟南芥,鉴定转基因植株的育性,明确雄性不育基因的功能。本项目研究结果显示:大葱雄性不育系败育时期为小孢子母细胞减数分裂时期;利用RFLP技术、双向电泳、转录组测定获得大葱雄性不育候选基因atpA。不育系与保持系中该基因的CDS均为1524bp;编码508个氨基酸,氨基酸酸序列存在6个氨基酸的差异。Q-PCR结果显示,保持系是该基因的表达丰度为不育系的6.35倍。该基因亚细胞定位于线粒体上。构建不育系atpA的原核表达载体,转化大肠杆菌,未见对大肠杆菌生长发育的抑制。构建AP3启动子、35S启动子驱动的线粒体atpA过表达和RNAi载体转化拟南芥,结果显示转化过表达载体的拟南芥未见异常;转化RNAi载体的拟南芥植物育性显著降低。本项目获得了大葱雄性不系的候选基因,并对其功能进行了的验证,明确了大葱雄性不育与atpA相关,为进一步阐明大葱雄性不育的机制奠定了基础,为深入理解植物雄性不育形成机制提供理论支持。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
大葱花蕾总蛋白双向电泳体系建立
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张思佳;王清;刘倩纯;赵泓;赵瑞;王永勤
  • 通讯作者:
    王永勤
洋葱Aclox1基因的克隆及其表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农业生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李倩;赵泓;刘倩纯;温常龙;黄科;王永勤
  • 通讯作者:
    王永勤
Development of Polymorphic Genic SSR Markers by Transcriptome Sequencing in the Welsh Onion (Allium fistulosum L.)
通过转录组测序开发大葱 (Allium fistulosum L.) 的多态性基因 SSR 标记
  • DOI:
    10.3390/app5041050
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liuyi Yang;Changlong Wen;Hong Zhao;Qianchun Liu;Jingjing Yang;Lecheng Liu;王永勤
  • 通讯作者:
    王永勤
Transcriptome Sequencing Analyses between the Cytoplasmic Male Sterile Line and Its Maintainer Cytoplasmic Male Sterile Line and Its Maintainer
细胞质雄性不育系及其维持系的转录组测序分析 细胞质雄性不育系及其维持系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Intermation Journal of Molecular Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qianchun Liu;Yanping Lan;Changlong Wen;Hong Zhao;Hong Zhao;Yongqin Wang
  • 通讯作者:
    Yongqin Wang
大葱CMS 58 不育系及保持系花药和花粉的显微观察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中 国 蔬 菜
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王 婵;赵 泓;刘倩纯;裴雁曦;王永勤
  • 通讯作者:
    王永勤

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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
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  • 通讯作者:
    裴雁曦
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田保华;王永勤;王婵
  • 通讯作者:
    王婵
单子叶植物花器官发育的分子机制及修正的ABC模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    李洪有;王 婵;李丽林;赵 瑞;王永勤
  • 通讯作者:
    王永勤

其他文献

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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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