枸杞属野生种抗炭疽病相关基因的克隆和功能解析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31360167
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    49.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1605.树木生物学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Colletotrichum gloeosporioides Penz. is one of the most important diseases on wolfberry. It is very important to isolate and utilize resistance-related genes of wild wolfberry germplasm and to analyze their gene functions. In the present study, to select resistance-related genes, we conduct transcription profiling of Wild Wolfberry line NY-2 resistance to Colletotrichum gloeosporioides Penz. infected by the strain with high pathogenicity using cDNA-AFLP technique. By analyzing transcription profiling of the reaction across five sampling time points after inoculation, we want to isolate and sequence differentially expressed TDFs(transcript derived fragments).The expression patterns of TDFs related to resistance are identified in different treats by using real-time fluorescent quantitative reverse transcriptase PCR. After full-length cDNA sequences of TDFs are cloned via RACE technique, the sequence and structure characters of cDNA and corresponding protein are analyzed by using bioinfornatics. The functions of differential expressed genes are identified and characterized by using VIGS (virus induced gene silencing). Therefore, the current study aims at cloning and analyzing the functional gene related to resistance from wild wolfberry resistance to Colletotrichum gloeosporioides Penz. Furthermore, the study attempts to elucidate the gene expression patterns and functions of these differential expressed genes. This study will preliminarily reveal the resistant molecular mechanism of wolfberry to Colletotrichum gloeosporioides Penz. The result of study should be helpful to elucidate molecular mechanism of the interactions between wolfberry and Colletotrichum gloeosporioides Penz. And it will establish the theoretical basis and provide alternative resources for development of genetically improved disease resistance of the available wolfberry varieties, which will be also useful for rational use of resistant wild wolfberry germplasm for advanced wolfberry molecular breeding resistant to Colletotrichum gloeosporioides Penz.
枸杞炭疽病是严重危害枸杞生产的真菌性病害之一。对中国野生枸杞种质资源中抗病相关基因进行鉴别、挖掘以及利用是枸杞抗病研究的一项重要内容。本项目申请拟采用cDNA-AFLP技术,对枸杞抗病野生种质NY-2受炭疽病菌侵染前后的差异表达转录谱进行分析,分离筛选出抗病相关基因的转录衍生片段(Transcript Derived Fragments,TDFs);进而利用cDNA末端快速扩增技术,克隆枸杞抗炭疽病相关基因cDNA全长序列,并通过生物信息学进行基因基本特征和功能的分析;采用VIGS(病毒诱导基因沉默)技术,对候选基因进行功能鉴定和验证分析。本项目研究目的和意义在于克隆枸杞抗炭疽病相关基因并阐明其表达特征和功能,初步解析枸杞抗炭疽病的分子机制,为研究枸杞与炭疽菌互作机制以及枸杞抗病基因的表达调控奠定基础,也为抗病枸杞野生种质的合理利用、现有品种抗病性遗传改良提供理论依据和新的基因资源。

结项摘要

枸杞炭疽病是严重危害枸杞生产的真菌性病害之一,对中国野生枸杞种质资源中抗病相关基因进行鉴别、挖掘以及利用是枸杞抗病研究的一项重要内容。本项目主要采用转录组学分析技术,对枸杞抗病野生种质受炭疽病菌侵染前后的差异表达转录谱进行分析,分离筛选抗病相关基因,分析和验证侵染后不同时间基因的表达模式,并鉴定其功能,从而初步解析枸杞抗炭疽病的分子机制。取得的重要结果包括:1、对抗性种质应答枸杞炭疽病菌的高通量转录组研究,共获得208290条Unigene,N50长度为1011bp,其中133076条Unigene得到SwissProt等数据库注释,检测到SSR共35386个,抗性种质接种病原菌后三个时间点与对照相比分别获得了10476、9677和899个差异基因,其中三个时间点特异表达差异基因分别为4106、2937和138个,共同表达的差异基因有331个。差异表达基因参与的抗病相关的Kegg Pathway有Plant-pathogen interaction(各时间点分别有45、51、8个基因参与)、Plant hormone signal transduction(三时间点分别有26、43、11个基因参与)、Peroxisome(各时间点分别有56、59、2个基因参与)、Phenylpropanoid biosynthesis(三时间点分别有3、52、17个基因参与)等。筛选出抗炭疽病相关候选基因有:病程相关蛋白1(PR1);过氧化物酶;乙烯信号转导导途径中相关基因EIN3、乙烯受体ETR, ERS以及EBF1;参与苯丙烷等多种次生代谢产物途径的木质素合成关键酶咖啡酰辅酶A氧甲基转移酶;苯丙氨酸解氨酶;WRKY类型转录因子等。2、对差异表达基因的表达模式进行了实时荧光定量PCR分析,结果表明qRT-PCR表达趋势基本与RNA-Seq结果相符合,其中一个注释为PR1蛋白的基因在炭疽病菌接种后,表达量上调幅度较大。3、建立了枸杞基于烟草脆裂病毒载体的病毒诱导基因沉默体系,构建了PR1基因的TRV-VIGS载体。枸杞抗炭疽病的可能分子机制为:接种炭疽病菌后枸杞抗性种质产生的防御性植物激素类物质含量发生变化,诱导系统性抗性,合成积累病程相关蛋白,抵抗病原菌的侵染;另外,病原菌的侵染促使苯丙烷等代谢途径中的相关基因表达发生变化,产生更多抗性次生代谢产物(如木质素),参与抗病反应。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
枸杞抗炭疽病菌毒素愈伤组织变异体的离体筛选及其防御酶活性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    西北林学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曲玲;焦恩宁;李彦龙;戴国礼;石志刚;安巍;刘兰英;曹有龙
  • 通讯作者:
    曹有龙

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其他文献

含镁及无镁离子人工脑脊液对小鼠离体脑片谷氨酸损伤模型的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国药理学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭莲军;张颖佩;李琴;黄先菊;曲玲
  • 通讯作者:
    曲玲

其他文献

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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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