多胺参与调控甜玉米发育过程中种子干重变化的分子机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371708
  • 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:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 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

Poor seed quality is a serious impediment to the development of the sweet corn industry. Seed vigor is an important indicator of seed quality and is also the major component of seed value, and is closely related with the field emergence. Seed vigor is gradually formed during seed development, and will reach the highest value when seed is physiological maturity. However, the molecular mechanism of seed vigor formation is still a scientific problem to be solved. Seed weight had been reported as an important index to judge the level of the seed vigor, in addition, there is relatively close relationship between polyamines and seed vigor. Some studies showed that polyamines could improve seed germination capacity under adversity as well as seed development. Our preliminary studies also confirmed that polyamines played a significant role in the regulation of seed vigor formation during seed development of sweet corn. However, up to now, there is no systematic report on the molecular mechanisms of polyamines regulating seed vigor formation of sweet corn. Therefore, based on the results of preliminary extensive researches, the new RNA sequencing technology was used in present study to find the key genes involved in polyamine regulation on seed vigor, especially on seed dry weight of sweet corn. Using transgenic maize plants by overexpression and RNAi technology to study the gene function and gene networks. The findings will clarify the molecular mechanism of polyamines involved in seed vigor formation of sweet corn during seed development, and has important theoretical significance and applied potential.
种子质量低下严重阻碍了甜玉米产业的发展。种子活力是种子质量的重要指标,与种子田间出苗密切相关。种子活力随着种子发育逐渐形成,至生理成熟时达到最高,但种子活力形成的分子机理尚是亟待解决的科学难题。多项研究已表明种子重量可作为判断种子活力高低的关键性指标,而多胺与种子活力尤其种子干重的关系密切,多胺能够提高种子逆境发芽能力及促进种子发育。本课题组前期研究结果也证实多胺参与调控甜玉米发育过程中种子活力的形成,但至今尚未见有关多胺调控甜玉米种子活力形成的分子机理的系统研究报道。因此,本研究采用近年新兴的转录组测序(RNA Sequencing)技术,寻找多胺尤其是Spd参与调控甜玉米发育过程中与种子干重变化密切相关的特异基因,通过超表达及RNAi技术获得转基因玉米植株,研究基因功能及基因网络。研究结果将阐明多胺参与甜玉米种子发育过程中活力形成的分子机理,具有重要的理论意义和应用潜力。

结项摘要

种子质量低下严重阻碍了甜玉米产业的发展。种子活力是种子质量的重要指标,与种子田间出苗密切相关,但种子活力形成的分子机理尚是亟待解决的科学难题。本课题组前期研究结果已证实多胺参与调控甜玉米发育过程中种子活力的形成,但至今尚未见有关多胺调控甜玉米种子活力形成的分子机理的系统研究报道。因此,本研究采用转录组测序技术,寻找多胺尤其是亚精胺(Spd)参与调控甜玉米发育过程中与种子干重变化密切相关的特异基因,通过RNAi及遗传转化技术,研究基因表达特性和功能调控机理。主要研究结果如下:(1)外源Spd显著促进了甜玉米发育期间种子中直链淀粉的积累,增加种子干重,提高了种子活力,促进幼苗生长;(2)通过对不同发育阶段的甜玉米种子转录组的测序分析,发现在对照和Spd处理的2165个差异表达基因中,1434个基因上调表达,并筛选到Spd参与调控甜玉米种子发育过程中活力形成尤其种子干重变化的关键候选基因ZmGBSSI,该基因主要编码直链淀粉合成酶GBSSI;(3)外源Spd处理后种子中ZmGBSSI表达量、GBSS活性、直链淀粉含量及干物质积累的提高可能与其对种子内源Spd、ABA和蔗糖含量的促进,及对GA和葡萄糖含量的抑制密切相关。Spd对支链淀粉代谢相关酶活性和基因表达量没有显著的调控作用;(4)通过遗传转化技术,获得水稻同源基因OsGBSSI的突变株系OsgbssI。研究发现GBSSI沉默显著抑制了水稻种子的发育和种子活力,且经Spd处理后并未得到提高。同时,相比支链淀粉,直链淀粉含量及其在吸胀早期的分解速率对种子萌发和幼苗生长起着更为重要的作用。综上表明,Spd处理对种子发育及活力形成具有明显的促进作用,这与Spd对种子内源直链淀粉代谢的加强尤其对GBSSI的调控密切相关。该研究结果初步揭示了Spd参与甜玉米种子发育过程中活力形成的分子机理,对其他作物有借鉴作用,也将有利于在遗传上改良甜玉米种子质量,具有重要的理论意义和应用潜力。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(5)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
多胺对种子萌发生长及成熟的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    种子
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付玉营;马文广;曹栋栋;郑昀晔;关亚静;胡晋
  • 通讯作者:
    胡晋
Single counts of radicle emergence provides an alternative method to test seed vigour in sweet corn
胚根出现的单次计数提供了测试甜玉米种子活力的替代方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Seed Science and Technology
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Huang Yutao;Li Jie;Li Zhan;Hu Jin
  • 通讯作者:
    Hu Jin
A strategy for finding the optimal scale of plant core collection based on Monte Carlo simulation.
基于蒙特卡罗模拟寻找植物核心采集最佳规模的策略
  • DOI:
    10.1155/2014/503473
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    TheScientificWorldJournal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang J;Guan Y;Wang Y;Zhu L;Wang Q;Hu Q;Hu J
  • 通讯作者:
    Hu J
Exogenous spermidine improves seed germination of sweet corn via involvement in phytohormone interactions, H(2)O(2) and relevant gene expression.
外源亚精胺通过参与植物激素相互作用、H2O2 和相关基因表达改善甜玉米种子发芽
  • DOI:
    10.1186/s12870-016-0951-9
  • 发表时间:
    2017-01-03
  • 期刊:
    BMC plant biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Huang Y;Lin C;He F;Li Z;Guan Y;Hu Q;Hu J
  • 通讯作者:
    Hu J
近红外光谱技术检测种子质量的应用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱丽伟;马文广;胡晋;郑昀晔;田艺心;关亚静;胡伟民
  • 通讯作者:
    胡伟民

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其他文献

选择性合成2-硫嘧啶烷基取代产物(英文)
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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城市轨道交通调度员安全作业行为可靠度研究
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  • 作者:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡晋;吴国民
  • 通讯作者:
    吴国民
超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂的制备及其协同聚磷酸铵对聚丙烯的 阻燃性能研究
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    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    胡晋;陈小随;彭凡畅;张爱清
  • 通讯作者:
    张爱清
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    胡晋

其他文献

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胡晋的其他基金

亚精胺调控甜玉米淀粉代谢参与种子活力形成的分子机理研究
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    31671774
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    2016
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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

        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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