白桦冷驯化过程中转录因子BpERF98调控COR基因的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31870659
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    陈肃
  • 依托单位：
    东北林业大学
  • 学科分类：
    C1610.林木遗传育种
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Low temperature causes damage to plants and even death. Trees are more prone to suffer disasters of low temperature due to the longer growth cycle. Most temperate plants can acquire tolerance to freezing temperatures by means of a prior exposure to low nonfreezing temperatures, a process known as cold acclimation. Studying the molecular mechanism of plant cold acclimation is the prerequisite and basis for improving plant's ability to resist low temperature via bioengineering. In the previous study, we found the average expression of BpERF98 was up-regulated 79 times in the whole cold acclimation process, which was the most up-regulated transcription factor. In addition, BpERF98 co-expressed with 152 COR genes of birch. Further study showed that overexpression of BpERF98 increased the low temperature resistance of Betula platyphylla. Based on the above basis, this project will carry out the following research, investigation of low temperature resistance of BpERF98 repressed transgenic birch; defining the regulation between BpCBFs and BpERF98; revealing the regulation between BpERF98 and COR genes; construction of gene regulatory network of BpERF98. Our study will further improve the molecular mechanism of cold acclimation of trees and plants, and provide a theoretical basis and candidate genes for low temperature molecular breeding of trees.
低温会对植物造成伤害，甚至死亡。林木由于生长周期较长，更容易遭受低温灾害。植物主要通过冷驯化来提高抗低温的能力，因此研究植物冷驯化的分子机理是通过生物工程手段提高植物耐低温能力的前提和基础。以白桦为材料，申请者发现转录因子BpERF98在整个冷驯化过程中平均上调表达79倍，为上调倍数最高的转录因子。并且BpERF98与152个参与白桦冷驯化的基因（CORs）协同表达。进一步研究发现，过量表达BpERF98能提高白桦的抗低温能力。基于以上基础，本项目拟开展如下内容：获得BpERF98抑制表达的转基因白桦，并检测其耐低温能力；验证BpCBFs对BpERF98的调控关系；明确BpERF98对COR基因的调控关系；构建BpERF98的基因调控网络，揭示其调控机理。本项目的研究将进一步完善林木及植物的冷驯化分子机理，为林木抗低温分子育种提供理论基础及候选基因。

结项摘要

低温会对植物造成伤害，甚至死亡。林木由于生长周期较长，更容易遭受低温灾害。植物主要通过冷驯化来提高抗低温的能力，因此研究植物冷驯化的分子机理是通过生物工程手段提高植物耐低温能力的前提和基础。以白桦为材料，申请者发现转录因子BpERF98在整个冷驯化过程中平均上调表达79倍，为上调倍数最高的转录因子。并且BpERF98与152个参与白桦冷驯化的基因（CORs）协同表达。使用瞬时转化的过表达BpERF98白桦植株进行转录组测序，获得大量差异表达基因。对其进行GO富集分析发现，大量基因与刺激的响应、生物调节、细胞过程和代谢过程等通路有关。BpERF98基因的过量表达可以增强相关抗逆基因的表达。从白桦叶片克隆BpERF98基因，通过农杆菌介导法获得过表达BpERF98的转基因白桦植株。测量转基因白桦和野生型白桦在低温、冻害和盐胁迫下的生理指标并进行差异性分析。通过分析发现，在低温、冻害和盐胁迫下转基因白桦的丙二醛含量及相对电导率均低于野生型株系，且转基因株系SOD和POD酶活性的增长明显高于野生型株系。在白桦基因组内发现另外一条与BpERF98序列相似的基因（BpERF1.1），其表达也受低温诱导。利用qRT-PCR技术分析了BpERF1.1在不同组织部位和低温胁迫下的表达模式，研究发现BpERF1.1在白桦的根、茎和叶片中均有表达，且具有特异性；低温处理（4 ℃）的24 h内，BpERF1.1基因的表达量持续上调，表明BpERF1.1基因可被低温条件诱导。通过农杆菌浸染法获得了11个过表达BpERF1.1的转基因白桦株系，通过研究发现过表达BpERF1.1也可以提高白桦的耐低温能力。本项目的研究结果为提高植物耐低温提供了理论基础以及候选基因。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Transcriptome Sequencing Analysis of Birch (Betula platyphylla Sukaczev) under Low-Temperature Stress
低温胁迫下桦树（Betula platyphylla Sukaczev）的转录组测序分析
  • DOI：
    10.3390/f11090970
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Forests
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Siyu Yan;Dawei Zhang;Song Chen;Su Chen
  • 通讯作者：
    Su Chen
BpMYB4基因在白桦中的遗传转化及低温胁迫应答反应
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1000-2006.201808050
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    南京林业大学学报. 自然科学版
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张宇;陈肃;高源;黄海娇
  • 通讯作者：
    黄海娇
Genome-Wide Analysis of NAC Gene Family in Betula pendula
垂枝桦 NAC 基因家族的全基因组分析
  • DOI：
    10.3390/f10090741
  • 发表时间：
    2019-09-01
  • 期刊：
    FORESTS
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Chen, Song;Lin, Xin;Chen, Su
  • 通讯作者：
    Chen, Su
Overexpression of BpERF1.1 in Betula Platyphylla enhanced tolerance to multiple abiotic stresses
白桦中BpERF1.1的过度表达增强了对多种非生物胁迫的耐受性
  • DOI：
    10.1007/s12298-022-01206-3
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Physiology and Molecular Biology of Plants
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Xiang Zhang;Xin Lin;Song Chen;Su Chen
  • 通讯作者：
    Su Chen
Overexpression of an AP2/ERF family gene, BpERF13, in birch enhances cold tolerance through upregulating CBF genes and mitigating reactive oxygen species
AP2/ERF 家族基因 BpERF13 在桦树中的过度表达通过上调 CBF 基因和减少活性氧来增强耐冷性
  • DOI：
    10.1016/j.plantsci.2019.110375
  • 发表时间：
    2020-03-01
  • 期刊：
    PLANT SCIENCE
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Lv, Kaiwen;Li, Jiang;Wei, Hairong
  • 通讯作者：
    Wei, Hairong

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    姜静
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    2019
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    张达巍;王遂;高源;陈肃;杨传平
  • 通讯作者：
    杨传平

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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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