小麦TaSnRK2s在茎秆可溶性糖代谢中的作用解析及优异等位基因发掘

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571660
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Wheat is one of staple food crops in the world. Environmental stresses such as drought and high temperature significantly restrict wheat production. Mining and utilization of elite germplasm resources to develop new varieties for abiotic stress tolerance is one of most effective and economic ways to meet the challenge. Water soluble carbohydrate (WSC) is a main source for grain filling in wheat. The accumulation and transportation of stem WSC are crucial determinants for grain yield. Improving stem WSC results in enhancements in grain yield and tolerance to abiotic stress at mature stage in wheat. SnRK2, a plant-specific protein kinase subfamily, plays pivotal roles in response to multi-abiotic stresses, root development and WSC metabolism. Thus, SnRK2 has extensive application prospects in crop improvement; however, it has not been fully utilized until now. To bridge the gap, the project aims to clone all the ten members of TaSnRK2 subfamily, identify the members involved in WSC metabolism according to their expression patterns at flowering and grain-filling stages, discover DNA polymorphisms of target genes and develop functional markers for linkage and association analysis, characterize elite alleles for WSC metabolism, reveal the temporal and geographical distributions of elite alleles in historical varieties, mine elite germplasm for improvement of grain yield and abiotic stress tolerance. The project will provide excellent genetic resources and functional markers to stimulate the development of molecular breeding in wheat.
干旱、高温等非生物逆境是制约小麦生产的主要限制因素,培育抗逆高产小麦新品种是应对环境胁迫的重要途径。可溶性糖(WSC)是小麦籽粒灌浆的主要碳源,也是重要的渗透调节物质。提高小麦茎秆WSC含量不仅能增加产量,还能提高成株期抗逆性。SnRK2是植物特有的蛋白激酶亚家族,它不仅能促进根系发育,增强植物的抗逆性,还参与调节WSC代谢,是培育抗逆高产作物新品种的重要基因。本项目拟在前期工作的基础上,克隆小麦TaSnRK2亚家族10个成员的基因组序列,通过基因表达模式分析筛选参与WSC代谢的候选基因;以多态性群体为材料检测目标基因序列多态性,开发功能标记;用功能标记扫描自然群体和遗传连锁群体,进行关联和连锁分析,相互验证结果,发掘与WSC代谢高度相关的优异等位基因,揭示优异等位基因在十大麦区育成品种中的分布特点,发掘优异种质资源,为小麦抗旱高产分子育种提供种质材料和功能标记,提高品种改良效率。

结项摘要

干旱、高温等非生物逆境是制约小麦生产的主要限制因素,发掘利用优异抗逆基因和种质资源培育抗逆高产小麦新品种是应对环境胁迫的重要途径。茎秆可溶性糖(SWSC)是小麦籽粒灌浆的主要碳源,在逆境胁迫条件下对产量影响巨大。提高小麦SWSC含量不仅能增加产量,还能提高成株期抗逆性。SnRK2是植物特有的蛋白激酶,参与调节SWSC代谢,是培育抗逆作物新品种的重要基因,但生产上未充分利用。本项目拟克隆TaSnRK2,分析基因多态性,发掘优异等位变异,开发功能标记,揭示优异等位基因的时空分布点。本项目全面完成研究任务,实现了预期目标。主要结果如下:.(1) 克隆了TaSnRK2.3的3个拷贝,发现TaSnRK2.3-1A 和TaSnRK2.3-1B均与株高和千粒重显著关联,同时TaSnRK2.3-1B与开花和灌浆期SWSC显著关联。单倍型Hap-1A-1、Hap-1B-1是株高,千粒重优异单倍型,后者还是SWSC优异等位变异,二者在育种中受到了正向选择。.(2) 克隆了TaSnRK2.4的3个拷贝,发现TaSnRK2.4-3A 和TaSnRK2.4-3B均与千粒重显著关联,等位变异SNP3A-T 和SNP3B-C高千粒重优异变异。酵母双杂交和荧光素酶实验证明TaSnRK2.4能与逆境胁迫应答蛋白TaLTP3和磷吸收调节因子TaPHR1互作,说明TaSnRK2.4参与调控磷的吸收。 .(3) 克隆了TaSnRK2.9的3个成员,仅在TaSnRK2.9-5A上发现了3个SNP,基于SNP位点开发了2个KASP标记。TaSnRK2.9-5A在自然群体中存在4种单倍型,其中Hap-5A-1 和Hap-5A-2与千粒重相关,Hap-5A-4与穗粒数相关,优异单倍型Hap-5A-1/2在中国,Hap-5A-1在巴基斯坦和东欧,Hap-5A-4在西欧受到了正向选择。.(4) 克隆了TaSnRK2.10的3个成员。发现它们均参与对多种逆境胁迫的应答,并且在进化上高度保守。转基因发现TaSnRK2.10过表达能显著提高ABA 信号通路基因的表达,并显著增强转基因水稻的抗旱性。蛋白互作发现TaSnRK2.10能与多种蛋白互作。.本项目发表论文5篇,获得国家发明专利3项,为小麦抗逆遗传改良提供优异基因资源及其分子标记,将提升小麦抗逆高产育种水平,为国家粮食安全做贡献。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(2)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
植物多功能调控因子SnRK2研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    麦类作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苗丽丽;刘秀林;张宏纪;毛新国;景蕊莲
  • 通讯作者:
    景蕊莲
A wheat protein kinase gene TaSnRK2.9-5A associated with yield contributing traits
与产量贡献性状相关的小麦蛋白激酶基因TaSnRK2.9-5A
  • DOI:
    10.1007/s00122-018-3247-7
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Theoretical and Applied Genetics
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Rehman Shoaib Ur;Wang Jingyi;Chang Xiaoping;Zhang Xueyong;Mao Xinguo;Jing Ruilian
  • 通讯作者:
    Jing Ruilian
Elite haplotypes of a protein kinase gene TaSnRK2.3 associated with important agronomic traits in common wheat
与普通小麦重要农艺性状相关的蛋白激酶基因TaSnRK2.3的精英单倍型
  • DOI:
    10.3389/fpls.2017.00368
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in Plant Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Miao L;Mao X;Wang J;Liu Z;Zhang B;Li W;Chang X;Reynolds M;Wang Z;Jing R
  • 通讯作者:
    Jing R
The Sucrose Non-fermenting 1-Related Protein Kinase 2 (SnRK2) genes are multifaceted players in plant growth, development and response to environmental stimuli.
蔗糖非发酵 1 相关蛋白激酶 2 (SnRK2) 基因在植物生长、发育和对环境刺激的反应中发挥着多方面的作用。
  • DOI:
    10.1093/pcp/pcz230
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant and Cell Physiology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Xinguo Mao;Yuying Li;Shoaib Ur Rehman;Lili Miao;YanFei Zhang;Xin Chen;Chunmei Yu;Jingyi Wang;Chaonan Li;Ruilian Jing
  • 通讯作者:
    Ruilian Jing
TaSnRK2.4 is a vital regulator in control of thousand-kernel weight and response to abiotic stress in wheat.
TaSnRK2.4 是控制小麦千粒重和响应非生物胁迫的重要调节因子。
  • DOI:
    doi:10.1016/s2095-3119(19)62830-3
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Lili Miao;Yuying Li;Hongjuan Zhang;Hongji Zhang;Xiulin Liu;Jingyi Wang;Xiaoping Chang;Xinguo Mao;Ruilian Jing
  • 通讯作者:
    Ruilian Jing

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其他文献

Cloning and Expression of Transcription Factor TaMyb2s in Wheat: Cloning and Expression of Transcription Factor TaMyb2s in Wheat
小麦转录因子TaMyb2s的克隆及表达: 小麦转录因子TaMyb2s的克隆及表达
  • DOI:
    10.3724/sp.j.1006.2008.01323
  • 发表时间:
    2008-08-12
  • 期刊:
    Acta Agronomica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾东升;毛新国;景蕊莲;张晓科;昌小平
  • 通讯作者:
    昌小平

其他文献

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毛新国的其他基金

人工合成小麦及其衍生系抗旱耐热基因发掘与利用
  • 批准号:
    32061143040
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    200 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
甲基化修饰对小麦抗逆基因TaSnRK2.4差异表达的调控机制
  • 批准号:
    31040089
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

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

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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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