水稻PsbS1基因调控非光化学淬灭的机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801332
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The photoprotective processes conferred by nonphotochemical quenching (NPQ) serve fundamental roles in maintaining plant fitness and sustainable yield. OsPsbS1 as a major determinant for natural variation of nonphotochemical quenching capacity in rice (Oryza sativa). The PsbS protein and the its expression is an important factor to control the production of NPQ and determine the whole NPQ capacity. So far, the reason for OsPsbS1 expression differ between indica group and japonica group remain unknown, the key cis-acting elements in the OsPsbS1 promoter region we didn't find it, and the trans-acting factors interacting with the OsPsbS1 has not been reported.Recently, by a series of truncated promoters assay, we have revealed that the promoter region was enhanced transcription elements. In this research proposal, we plan to find the key cis-acting elements of OsPsbS1 by designing a series of truncated and site-mutated promoters, identify the trans-acting factors which interact with promoter by various approaches, such as yeast one-hybrid assay, electrophoretic mobility shift assay, and chromatin immunoprecipitation. The research results will help elucidate underlying mechanism of nonphotochemical quenching variation in rice regulated by PsbS1 gene. The research results will help us understand in depth how PsbS1 functions and provide guidance for high photosynthetic efficiency breeding in rice.
非光化淬灭(NPQ)是一种光保护机制,它在维持植物健康生长发育过程中发挥着关键作用。主效QTL基因OsPsbS1在调控水稻NPQ容量中发挥着极其重要的功能,PsbS蛋白及其表达量是控制NPQ产生以及决定容量大小的重要因子。但长期以来关于籼粳之间OsPsbS1表达量差异原因及其关键顺式作用元件尚不清楚,与该基因互作的反式作用因子还鲜为人知。申请人前期利用启动子截短鉴定出PsbS1启动子区段有增强转录的顺式作用元件存在。本项目将以此为基础,进一步采用启动子截短及定点突变方法确定调控OsPsbS1表达量差异的关键顺式作用元件;采用酵母单杂、凝胶阻滞及染色质免疫共沉淀等技术鉴定与OsPsbS1直接互作的反式作用因子,以阐明OsPsbS1调控水稻NPQ容量的机制。本项目的研究对于深入理解OsPsbS1的功能及水稻高光效育种实践具有重要指导意义。

结项摘要

OsPsbS1基因在调控水稻NPQ容量中发挥了极其重要的作用,PsbS蛋白及其表达量是控制非光化淬灭产生以及决定qE及整个NPQ容量大小的重要因子。我们利用通过酵母单杂交文库筛选到一个与OsPsbS1启动子区互作的反式作用因子GHD7蛋白,并验证了这种相互作用,该转录因子的ChIP-Seq分析也证实了该转录因子能够富集与光合作用相关的基因。启动子区CRISPR/Cas9定向编辑结果显示不同区域的序列突变显示出了不同的NPQ值,mut1突变型(5’ -UTR区51 ~319处缺失) 269 bp碱基的缺失后引起NPQ值的急剧下降,而mut2突变型(5’ -UTR区42~93处缺失,同时5’ -UTR区319处1bp G碱基的缺失)52 bp碱基的缺失引起NPQ值出现了中等程度的下降,该突变型能够提升产量。转基因植株中发现Lhcb3基因通过下调PSII相关基因从而下调OsPsbS1基因的表达。该项目完成将加深对OsPsbS1调控水稻NPQ容量的分子机制的认识;应用上,通过CRISPR/Cas9基因编辑我们创造了5’ -UTR区缺失的优良突变体mut2,为水稻高光效育种实践提供坚实的理论和实践基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
云南软米在豫南稻区的品质性状检测与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    信阳师范学院学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭波;赵雨贺;董超;黄月茹;冯佳华;汤翠凤;彭娟;田夏雨;孙艳芳;黄雅琴;汪全秀;周伟;阿新祥
  • 通讯作者:
    阿新祥
The Nutritional Value and Application of Black Rice-A Review
黑米的营养价值及应用综述
  • DOI:
    10.32861/jbr.74.63.72
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Journal of Biotechnology Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bo Peng;An-Qi Lou;Xiao-Dong Luo;Rui Wang;Shuang Tu;Zi-Yi Xue;Jing Qiu;Xia-Yu Tian;Fang Yang;Yan-Ming Zhang;Ya-Qin Huang;Yan-Yang Sun;Ping-Li Chen;Wei Zhou;Quan-Xiu Wang
  • 通讯作者:
    Quan-Xiu Wang
Detection and Analysis of Mineral Elements in Giant Embryo Rice
巨型胚稻矿质元素的检测与分析
  • DOI:
    10.32861/jbr.66.50.56
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Journal of Biotechnology Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bo Peng;Kun Xu;Kun He;Juan Peng;Xia-Yu Tian;Ling Sun;Xiao-Hua Song;Hui-Long Li;Yan-Yang Sun;Rui-Hua Pang;Jin-Tao Li;Quan-Xiu Wang;Wei Zhou;Hong-Yu Yuan
  • 通讯作者:
    Hong-Yu Yuan
豫南引进主栽粳稻稻米品质的检测与分析
  • DOI:
    10.16213/j.cnki.scjas.2020.7.001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    西南农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭波;郭莹;张凯璇;彭娟;宋晓华;何璐璐;田夏雨;郑梦阳;谷雨;刘子月;孙艳芳;庞瑞华;李金涛;汪全秀;周伟
  • 通讯作者:
    周伟
The Nutritional Components of Rice are Closely Related to Grain Quality Traits in Rice
稻米的营养成分与稻米品质性状密切相关
  • DOI:
    10.5296/jbls.v11i2.17809
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Journal of Biology and Life Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bo Peng;Ke-Xin Jin;Dian-Ya Luo;Xia-Yu Tian;Yan-Fang Sun;Xin-Hua Huang;Rui-Hua Pang;Quan-Xiu Wang;Wei Zhou;Hong-Yu Yuan
  • 通讯作者:
    Hong-Yu Yuan

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其他文献

Application of OsChls2 gene in regulation and control of chlorophyll content in paddy
OsChls2基因在水稻叶绿素含量调控中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王功伟;汪全秀
  • 通讯作者:
    汪全秀

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

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          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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