叶极性基因ARF4的进化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31260056
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0202.植物系统发生与进化
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Exploring the evolution of genes related to development possibly makes us further understand the origin of morphological diversity. People have recovered the association between leaf origin and HD-ZIPIII,a leaf polarity gene which specifies the morpholgy of adaxial domain of leaf blades. The Arabidopsis leaf polarity gene ARF4 determines the morphology of abaxial domain of leaf blades, and locates itself at unique signaling pathway. ARF4 possibly emerges after the landing of green plants, and bryophytes possess extremely similar sequences. Thus, it is distinctive and practicable to study the evolution of ARF4 in order to deepen the insight into leaf origin. This project would as possible clone ARF4 orthologs and paralogs from each major group of land plants in order to obtain complete and solid ARF4 phylogeny, then first and foremost in representative species establish for these genes the expression pattern in leaf primordia - - - not expressing in adaxial domain of leaves but doing in their abaxial domains or other pattern, supplemented with studying gene duplication and natural selection, and ultimately resolve to certain extent the scientific complex of the relationship between ARF4 and leaf origin. This research would at the first time prove the multiple origin of ferns leaves and the co-evolution between leaf polarity genes, simultaneously further prove other judgements such as the enation theory on the nature of lycophytes leaves and the theory of the common origin of seed plants leaves, and strengthen the research of leaf evodevotics.
研究发育相关基因的进化也许能使我们进一步了解形态多样性的起源。人们已发现了决定叶片上部分形态的叶极性基因HD-ZIPIII与叶起源的联系。拟南芥的叶极性基因ARF4决定叶片的下部分形态,并处于独特的信号通路。ARF4可能产生于绿色植物登陆之后,苔藓植物有与其非常相似的序列。因此,研究ARF4的进化以加深对叶起源的认识是有特色和可操作的。本项目拟从各个陆地植物大类群尽可能地克隆ARF4的直系和旁系同源基因以获得全面和可靠的ARF4系统发育关系,然后重点明确代表性物种中ARF4同源基因在叶原基中的表达模式- - 在叶的上部分不表达而在其下部分表达或其它模式,辅以研究基因重复和自然选择,最终在一定程度上解决ARF4与叶起源的关系这个科学问题。该研究有可能首次证明蕨类植物叶的多次起源以及叶极性基因的共进化,同时进一步证明石松类植物叶本质的突出学说和种子植物叶的共同起源学说,并强化叶进化发育遗传学研究。

结项摘要

鉴于叶的多次起源假说的功能基因方面的证据较少,本项目研究了叶极性基因ARF4的进化。首先,本项目针对蕨类植物的叶发育,对粗梗水蕨的两个样品、贵州贯众和中日金星蕨各一个样品进行了转录组测序,分别产生了11.6、12.3、13.3和13.3 Gb的干净数据,并结合RT-PCR获得了这三个物种的ARF4基因的完整编码区。ARF家族的三个分支ARF5/6、ARF10和ARF2/4可能都参与了蕨类植物的叶发育。蕨类植物中已分化出ARF2和ARF4亚支,并且前者为多拷贝而后者为单拷贝。ARF4在种子植物的共同祖先以及被子植物的共同祖先里都发生了一次基因重复。蕨类植物的ARF4基因可能拥有一个tasiR-ARF结合位点,而裸子植物的ARF4有的有两个有的只有一个这样的位点,同时被子植物的ARF4均有两个这样的位点。蕨类植物与种子植物一样拥有两类产生tasiR-ARF的TAS3基因。对粗梗水蕨的两个样品的小RNA测序发现了284个已知类型的miRNA和173个全新的miRNA,特别是找到了加工TAS3的miR390以及匹配tasiR-ARF的小RNA。粗梗水蕨的ARF2基因可能受到了tasiR-ARF的切割,但tasiR-ARF是否切割ARF4尚不明确。粗梗水蕨的ARF4在叶背部的孢子囊部位表达。所以,蕨类植物ARF4基因的序列和表达模式倾向于石松类植物小型叶、蕨类植物的叶以及种子植物叶均为独立起源的观点。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
中国蕨类植物区系地理若干问题研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈功锡;杨斌;邓涛;夏石头
  • 通讯作者:
    夏石头
生长素输出载体PIN蛋白的质膜定位机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹文杰;李贵生
  • 通讯作者:
    李贵生

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其他文献

小半夏汤对顺铂诱发大鼠脑干孤束核Fos蛋白表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    时珍国医国药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜静;张启龙;李贵生;聂克
  • 通讯作者:
    聂克
生姜对5-HT_3受体介导的豚鼠离体回肠收缩的影响
  • DOI:
    10.19378/j.issn.1003-9783.2016.05.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中药新药与临床药理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜静;张启龙;李贵生;聂克
  • 通讯作者:
    聂克
小半夏汤对1-PBG和P物质致异食癖大鼠脑干Fos蛋白表达的影响
  • DOI:
    10.13412/j.cnki.zyyl.2019.04.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中药药理与临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜静;张启龙;李贵生;聂克
  • 通讯作者:
    聂克
一步法制备尺寸可控SnO_2纳米颗粒及其光催化性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    上海师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张岩琛;李贵生;杨海峰
  • 通讯作者:
    杨海峰
半夏生物碱对豚鼠离体回肠5-HT_3受体与NK_1受体的影响
  • DOI:
    10.16294/j.cnki.1007-659x.2017.05.022
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    山东中医药大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张启龙;巩丽丽;李贵生;杜静;聂克
  • 通讯作者:
    聂克

其他文献

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CrARF4在水蕨叶背腹极性建成中的作用的研究
  • 批准号:
    32160150
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    34 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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