水稻HPE1基因调控光合效能的分子机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871605
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Accumulation of photosynthetic products plays a critical role in the formation of crop yield. Previously, we identified a high photosynthetic efficiency (hpe) rice mutant hpe1 caused by a single recessive gene. The mutant plant had high chlorophyll contents both in leaves and glume and displayed significantly increased photosynthetic capacity and the actual yield. We identified the HPE1 gene by map-based cloning approach, and found that its encoding protein did not have any known-conservative domain and it was a new gene that had not been reported. Our further studies indicated that its encoding protein interacted with the GOLDEN2-LIKE (GLK) transcription factor, which is involved in the regulation of chloroplast development in rice. In this proposed study, the functions of HPE1 gene will be analyzed and characterized in great details based on our previous results. This includes 1) understanding the effects of the HPE1 gene on chloroplast development and photosynthesis; 2) elucidating the mode of molecular interactions between HPE1 and OsGLKs and the signal transduction pathways downstream of HPE1-OsGLKs interactions. The ultimate goals of this proposed project are to elucidate the molecular mechanism of HPE1-OsGLKs regulated chloroplast development and photosynthetic efficiency, and to provide the excellent gene resource and intermediate materials for molecularly designed breeding in rice.
光合产物积累对于作物产量形成具有十分重要的作用。本课题在前期研究中,获得一个由于单基因隐性突变导致的水稻突变体,其叶片和穗部颖壳叶绿素含量明显提高,光合能力显著增强,实际产量显著增加,将其命名为hpe1(high photosynthetic efficiency 1)突变体。我们利用图位克隆方法分离了HPE1基因,发现该基因编码蛋白没有已知功能的保守结构域,是一个未见报道的新基因,进一步研究发现其编码蛋白与水稻调控叶绿体发育的重要转录因子GLK(GOLDEN2-LIKE)互作。本课题拟在此基础上,深入研究HPE1基因对水稻叶绿体发育与光合作用的影响、HPE1与OsGLKs的互作模式及其信号转导途径,最终阐明HPE1-OsGLKs参与叶绿体发育并影响光合效率的分子机理,同时为水稻分子设计育种提供优异基因资源和基础材料。

结项摘要

水稻新型高光效基因资源的发掘与利用对于确保我国粮食安全具有十分重要的作用。在前期研究中,利用图位克隆方法分离了HPE1(high photosynthetic efficiency 1)基因,并证实hpe1突变体的叶片和穗部颖壳叶绿素含量提高,光合能力明显增强,实际产量显著增加。HPE1基因编码蛋白没有已知功能的保守结构域,是一个未见报道的新基因,进一步研究发现其编码蛋白与水稻调控叶绿体发育的重要转录因子GLK(GOLDEN2-LIKE)互作。本研究在此基础上,深入研究了HPE1基因对水稻叶绿体发育与光合作用的影响、HPE1与OsGLKs的互作模式及其信号转导途径,最终阐明HPE1-OsGLKs参与叶绿体发育并影响光合效率提高产量的分子机理,同时为水稻高产分子设计育种提供优异基因资源和基础材料。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
植物GLKs生物学功能及分子作用机理研究进展
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.220099
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈淑容;袁俊杰;许以灵;马伯军;陈析丰
  • 通讯作者:
    陈析丰
Identification and gene cloning of a male-sterile mutant Oswbc11 in rice
水稻雄性不育突变体Oswbc11的鉴定及基因克隆
  • DOI:
    10.1111/pbr.12689
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Breeding
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Xuan Changqing;Liu Yaping;Liu Chengjie;Lusuwi Lewis Bongani Tafadzwa;Fu Xiaojin;Chen Xifeng;Ma Bojun
  • 通讯作者:
    Ma Bojun
基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术研究进展及其在植物中的应用
  • DOI:
    10.11983/cbb22020
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何晓玲;刘鹏程;马伯军;陈析丰
  • 通讯作者:
    陈析丰
Rapid and Directional Improvement of Elite Rice Variety via Combination of Genomics and Multiplex Genome Editing
基因组学与多重基因组编辑相结合快速定向改良优良水稻品种
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.1c08028
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Pengcheng Liu;Lumei He;Le Mei;Wenxue Zhai;Xifeng Chen;Bojun Ma
  • 通讯作者:
    Bojun Ma
Development of markers for identification and maker-assisted breeding of Xa7 gene in rice (Oryza sativa L.)
水稻 Xa7 基因鉴定和标记辅助育种标记的开发(Oryza sativa L.)
  • DOI:
    10.1007/s10681-021-02869-x
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    EUPHYTICA
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Liu Pengcheng;Mei Le;He Lumei;Xu Yiling;Zhang Yiting;Zeng Dali;Zhang Xiaoming;Qian Qian;Chen Xifeng;Ma Bojun
  • 通讯作者:
    Ma Bojun

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其他文献

浙江大罗山种子植物区系的初步研
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈析丰;陈贤兴;刘鹏;马伯军
  • 通讯作者:
    马伯军
大豆根边缘细胞的发育及其影响因
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    作物学报,2005,31(2):165-169
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马伯军;潘建伟;傅昭娟;张萍华
  • 通讯作者:
    张萍华
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    浙江师范大学学报(自然科学版)2004,27(2):158-161
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马伯军;陈镖;陈文静;张萍华
  • 通讯作者:
    张萍华
实时荧光定量PCR筛选稻曲病菌内参基因
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国水稻科学
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    --
  • 作者:
    郭龙彪;曾大力;钱前;马伯军
  • 通讯作者:
    马伯军
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    浙江师范大学学报(自然科学版)2006,29(3):317-321
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    申屠文月;陈析丰;马伯军
  • 通讯作者:
    马伯军

其他文献

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马伯军的其他基金

水稻IPS1协同调控生长发育与碳-氮代谢平衡的分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
水稻功能型滞绿DGP1基因的克隆与功能研究
  • 批准号:
    31671650
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    2016
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  • 批准号:
    31371593
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    面上项目
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    31171519
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    面上项目
水稻类病变坏死突变体spl5基因的图位克隆与功能研究
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    2007
  • 资助金额:
    30.0 万元
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    面上项目
水稻类病变坏死突变体基因spl5的精细定位与克隆
  • 批准号:
    30370867
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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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