基于染色体单片段代换系的水稻孕穗期耐冷性关键基因克隆及遗传机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671276
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Rice is a cold-sensitive plant that has its origin in tropical or sub-tropical areas. Spikelet fertility of rice decrease when rice are exposed to low temperature, especially at the booting stage, due to the failure of microspore development under low temperature conditions. Hence, cold tolerance at the booting stage (CTB) is a critical trait, and now been considered as one of the major determinants for a stable yield of rice (Oryza sativa L.). In recent years, to overcome the problem of damage caused by low temperature, rice breeders and genetists have been making efforts to reveal the genetic mechanism of CTB in rice, and a large amount of quantitative trait loci (QTL) have been identified. However, due to the difficulty in precisely evaluating CTB and the limitations of genetic population employed in QTL analysis, most of the QTL identified cannot be repeatedly detected in the difference crosses, even though in the same crosses by different researches. Therefore, few of QTL identified previously has been cloned except CTB1 so far, and the genetic mechanism of CTB in rice remains unclear yet. In our previous study, two QTL, qPF10.1 and qPF10.2, associated with CTB were successfully identified in the chromosomal segment substitution line population, and their interaction was also found to be responsible for CTB. In the project, we aim (1) to clone qPF10.1 and qPF10.2 by using the advanced genetic population together with the cold tolerance evaluation in the artificial climatic chamber; (2) to develop the near-isogenic lines for qPF10.1 and qPF10.2, respectively, consequently, subject to analyzing their expression pattern of the candidates, and to further dissect the mechanism of interaction between qPF10.1 and qPF10.2 through molecular biology methods ; and (3) to design the functional molecular markers on the qPF10.1 and qPF10.2 loci based on the genomic sequence diversity among the indica/japonica germplasm, which will be used as the selection markers in the rice CTB improvement program in rice. We believe that the results obtained from the project will highlight the genetic mechanism of CTB in rice and will be helpful for rice CTB improvement program.
水稻孕穗期耐冷性是一个十分重要的性状,已成为制约水稻安全生产的重要因素。近年来科学家们围绕水稻孕穗期的耐冷性开展了许多研究,定位了大量的QTL。然而,由于性状鉴定困难和使用遗传群体的局限性,鲜有相关QTL被成功克隆。我们在前期研究中,利用染色体单片段代换系群体鉴定了两个孕穗期耐冷性的QTL qPF10.1和qPF10.2,并且它们之间存在互作。本研究拟在此基础上:(1)通过构建高级遗传分析群体,结合人工气候室鉴定,分别克隆qPF10.1和qPF10.2;(2)通过分析qPF10.1和qPF10.2近等基因系中候选基因的表达,结合分子生物学方法,解析qPF10.1和qPF10.2互作的分子机制;(3)根据qPF10.1和qPF10.2基因的序列变异,设计相应功能标记,用于水稻孕穗期耐冷性的遗传改良。本项目的开展将揭开水稻耐冷性的遗传机制,对开展水稻孕穗期耐冷性遗传改良具有重要意义。

结项摘要

水稻孕穗期耐冷性是一个十分重要的性状,已成为制约水稻安全生产的重要因素。近年来科学家们围绕水稻孕穗期的耐冷性开展了许多研究,定位了大量的QTL。然而,由于性状鉴定困难和使用遗传群体的局限性,鲜有相关QTL被成功克隆。我们在前期研究中,利用染色体单片段代换系群体鉴定了两个孕穗期耐冷性的QTL qPF10.1和qPF10.2,并且它们之间存在互作。本研究在此基础上:(1)通过人工气候室和海南自然低温鉴定,我们重复验证了qPF10.1和qPF10.2位点。两个位点互作明显的小穗育性降低,小穗育性降低是由花粉败育引起,表明低温引起雄配子的部分败育。(2)在进行qPF10.1和qPF10.2位点精细定位过程中,我们发现了一个新的影响孕穗期耐冷性的QTL位点qPF10.3,并构建了三个位点之间的互作模型。只导入qPF10.1或qPF10.2时,植株对低温敏感败育;同时导入qPF10.1和qPF10.3或 qPF10.2和qPF10.3时,qPF10.3能够与qPF10.1或qPF10.2互作,恢复正常表型;同时导入qPF10.1和qPF10.2时,qPF10.1和qPF10.2会发生互作,恢复正常表型;只导入qPF10.3时,植株表型正常。(3)通过构建目标区段的染色体片段叠代系,将qPF10.1精细定位在215kb范围内,共23个候选基因;将qPF10.2精细定位在74kb范围内,共10个候选基因;将qPF10.3精细定位在191kb范围内,共31个候选基因。. 本研究定位了三个孕穗期耐冷性相关的QTL qPF10.1、qPF10.2和qPF10.3,并获得了与之连锁的分子标记。阐述了影响孕穗期耐冷性状的三位点互作模式,低温敏感败育位点的遗传机制。为育种家培育和选择耐冷水稻,提高水稻稳产能力提供了参考价值。

项目成果

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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genetic improvement of panicle-erectness japonica rice toward both yield and eating and cooking quality
直立粳稻产量和食味及烹饪品质的遗传改良
  • DOI:
    10.1007/s11032-020-01127-7
  • 发表时间:
    2020-05-11
  • 期刊:
    MOLECULAR BREEDING
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yang, Yihao;Shen, Ziyan;Yan, Changjie
  • 通讯作者:
    Yan, Changjie

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稻米淀粉RVA谱特征与品质性状相
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  • 通讯作者:
    陈秀兰

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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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