独脚金内酯通过木质素调控菊花抗蚜性的分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31672192
  • 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:
    C1507.观赏园艺学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Chrysanthemum, one of ten traditional Chinese famous flowers and one of four cut flowers over the world, of high ornamental and economic values, is extremely susceptive to aphid. Aphid causes direct damage to plants via draining the plant nutrition and indirect damage via spreading virus and pathogen disease. Chemical application fails to control the aphid efficiently, and aphid infestation has become a bottleneck of chrysanthemum industry. Lignin is the main composition of cell wall which serves as the first defensive barrier against aphid feeding, the biosynthesis of lignin is catalyzed by a series enzymes and regulatory transcription factors. We previously found that the new phytohormone, strigolactone (SL), inhibits the synthesis of lignin, while enhances the aphid feeding in chrysanthemum, however, how SL regulates the biosynthesis of chrysanthemum lignin, thereby regulating the resistance of chrysanthemum to aphid, remains unknown. Therefore, in the present proposal, we aim to isolate genes involved in the lignin biosynthesis by quantitative RT-PCR, RT-PCR and RACE cloning; to isolate transcription factors via yeast one-hybrid, and affinity trapping of DNA-binding proteins; and to identify gene function via overexpressing or artificial microRNA interfering transformation. The resistance of transgenic plants to aphid will be identified as well. Lignin content, lignin monolignols and the cell wall thickness will be detected via Phloroglucinol staining, UV autofluorescence, Nuclear magnetic resonance (NMR) and transmission electron microscope. Present study will illustrate the molecular regulatory network of lignin biosynthesis by strigolactone and how it regulates the chrysanthemum resistance to aphid. The findings will provide a guide for aphid control and minimize the application of chemicals in controlling aphid, thus the proposal is of important theoretical significance and practical value.
菊花是我国十大传统名花和世界四大切花之一,观赏、经济价值极高。蚜虫是严重为害菊花的最主要害虫,化学防治困难,已成为限制我国菊花产业化发展的瓶颈。木质素作为防御蚜虫取食的第一道有效防线,受其合成基因及转录因子调控。项目组先前发现新型植物激素独角金内酯抑制菊花木质素合成,促进蚜虫取食,而其调控木质素合成从而改变菊花抗蚜性的分子机制尚不清楚。为此,本申请拟借助qRT-PCR、RT-PCR、RACE技术发掘、克隆独脚金内酯调控的抗蚜性相关木质素合成关键基因;通过酵母单杂交、DNA结合蛋白亲和捕获技术发掘关键合成基因上游转录因子;借助超表达、基因沉默反向遗传学技术鉴定目标基因功能和抗蚜性;采用间苯三酚染色、紫外自发荧光、NMR、透射电镜检测木质素含量、单体成分及细胞壁厚度。揭示独脚金内酯借助木质素调控菊花抗蚜性的分子机制及新功能,为菊花蚜虫科学防治及减药栽培提供依据,具重要的科学意义与实践价值。

结项摘要

蚜虫是菊花的主要害虫,严重影响观赏性。项目组成功挖掘到响应独脚金内酯信号的木质素合成路径差异表达基因Cm4CL2,发现该基因受蚜虫取食诱导上调表达,其促进木质素合成而提高菊花抗蚜性。克隆Cm4CL2启动子,挖掘到其上游调控因子CmMYB15-like,通过酵母单杂、EMSA、原生质体双分子荧光素酶和ChIP-qPCR证实CmMYB15-like可与Cm4CL2基因的启动子AC-I元件结合,并激活其表达。CmMYB15-like遗传转化菊花,表明其可促进木质素合成,细胞壁的加厚,从而阻碍蚜虫取食,提高抗蚜性。在菊花中率先报道了CmMYB15-like-Cm4CL2通路促进木质素合成从而提高菊花抗蚜性的分子机制。挖掘到响应独脚金内酯信号的MYB类转录因子CmMYB19及其同源基因CmMYB15,通过酵母单杂交验证CmMYB19、CmMYB15可结合在木质素生物合成途径基因启动子区的AC元件上。明确了CmMYB19、CmMYB15促进木质素合成,从而提高菊花抗蚜性的功能。丰富了MYB家族对木质素合成路径的调控网络。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Over-expression of chrysanthemum CmDREB6 enhanced tolerance of chrysanthemum to heat stress.
菊花CmDREB6过表达增强菊花对热应激的耐受性
  • DOI:
    10.1186/s12870-018-1400-8
  • 发表时间:
    2018-09-04
  • 期刊:
    BMC plant biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Du X;Li W;Sheng L;Deng Y;Wang Y;Zhang W;Yu K;Jiang J;Fang W;Guan Z;Chen F;Chen S
  • 通讯作者:
    Chen S
CmMYB19 Over-Expression Improves Aphid Tolerance in Chrysanthemum by Promoting Lignin Synthesis.
CmMYB19过表达通过促进木质素合成提高菊花的蚜虫耐受性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017-03-12
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang Y;Sheng L;Zhang H;Du X;An C;Xia X;Chen F;Jiang J;Chen S
  • 通讯作者:
    Chen S
Genetic variation and association mapping of aphid (Macrosiphoniella sanbourni) resistance in chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium Ramat.)
菊花 (Chrysanthemum morifolium Ramat.) 蚜虫 (Macrosiphoniella sanbourni) 抗性的遗传变异和关联图谱
  • DOI:
    10.1007/s10681-017-2085-z
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    EUPHYTICA
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Fu, Xiao;Su, Jiangshuo;Guan, Zhiyong
  • 通讯作者:
    Guan, Zhiyong
Overexpression of CmMYB15 provides chrysanthemum resistance to aphids by regulating the biosynthesis of lignin
CmMYB15 的过表达通过调节木质素的生物合成提供菊花对蚜虫的抗性
  • DOI:
    10.1038/s41438-019-0166-y
  • 发表时间:
    2019-07-11
  • 期刊:
    HORTICULTURE RESEARCH
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    An, Cong;Sheng, Liping;Chen, Sumei
  • 通讯作者:
    Chen, Sumei
CmMYB8 encodes an R2R3 MYB transcription factor which represses lignin and flavonoid synthesis in chrysanthemum
CmMYB8 编码 R2R3 MYB 转录因子,抑制菊花中木质素和类黄酮的合成
  • DOI:
    10.1016/j.plaphy.2020.02.010
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Physiology and Biochemistry
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Zhu Lu;Guan Yunxiao;Zhang Zhaohe;Song Aiping;Chen Sumei;Jiang Jiafu;Chen Fadi
  • 通讯作者:
    Chen Fadi

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  • 作者:
    陈素梅;李鹏
  • 通讯作者:
    李鹏

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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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