谷胱甘肽介导油菜耐受磺酰脲类除草剂的非靶标抗性机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901503
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1306.作物种质资源学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Farmland weed infestation has severely constrained the development of mechanized production of rapeseed (Brassica napus L.) and simplified crop cultivation in China. Chemical herbicide control is an effective weed management strategy. Sulfonylurea herbicides targeting acetohydroxyacid synthase are the most widely used selective herbicides worldwide and have many benefits, including broad-spectrum and high activity, and safety. Creating sulfonylurea herbicide-resistant germplasm resources and breeding resistance varieties could limit the chemical control of rapeseed by sulfonylurea herbicides. However, studies of sulfonylurea herbicide tolerance have primarily focused on target resistance areas; non-target resistance mechanisms remain to be explored. Our group used three different tribenuron-methyl (TM)-tolerant rapeseeds and, using RNA sequencing and iTRAQ analyses as well as physiological and biochemical indexes, determined that non-target site herbicide resistance to sulfonylureas is related to the ascorbic acid-glutathione cycle. Further studies assessing cell-reducing equivalents and relationships between key enzymes and metabolites belonging to related metabolic pathways will be performed to identify candidate gene(s) linked to non-target site herbicide resistance to sulfonylureas. Additionally, the candidate gene(s) will be cloned and their function identified by Arabidopsis thaliana transformation to reveal the molecular mechanisms of non-target resistance of TM tolerance regulated by glutathione in rapeseeds. The results of this study will provide a theoretical basis as well as technical support for the improvement of existing resources regarding the resistance of rapeseed germplasm to sulfonylurea herbicides.
农田杂草严重制约我国油菜机械化、轻简化栽培的发展,化学防除是遏制杂草危害最经济有效的手段。磺酰脲类除草剂是以乙酰羟基酸合酶为靶标开发的选择性除草剂,因广谱、高效、安全等优点而被广泛应用。创制抗性种质、培育抗性品种是利用此类除草剂进行油菜田化除的必然途径。然而,目前对油菜磺酰脲类除草剂抗性的研究主要集中在靶标抗性,非靶标抗性机制还不明确。项目组前期以3个对磺酰脲类除草剂苯磺隆抗性不同的油菜为材料,通过转录组、蛋白组并结合代谢过程中的生理生化指标进行分析,初步确定油菜的非靶标抗性与抗坏血酸-谷胱甘肽循环有关。本项目拟进一步研究油菜叶片细胞还原力、相关代谢通路关键酶基因和代谢产物的关系,以期获得其非靶标抗性的关键候选基因,并进行基因克隆和转基因功能验证,解析谷胱甘肽调控油菜耐受苯磺隆的非靶标抗性机理。本项目结果可为改善和提升现有抗磺酰脲类除草剂油菜种质的抗性水平提供一定的理论依据和技术支撑。

结项摘要

杂草防控难题一直困扰油菜生产,现有研究多集中于对油菜抗除草剂靶标抗性机制的挖掘,鲜有对油菜非靶标抗性的研究。谷胱甘肽(GSH)作为植物细胞中重要的解毒物质,是除草剂非靶标抗性机制组成中非常重要的一种。本项目通过表型考察、抗性鉴定、毒理学实验、转录组测序以及生化分子等研究手段明确了GSH能够缓解苯磺隆对油菜幼苗的胁迫作用;然后利用已经测序的中双11油菜参考基因组信息,对GST基因家族进行全基因组鉴定,确定基因筛选范围,对GST基因进行聚类分析并比较其结构特征。随后设计不同基因荧光定量PCR引物、结合除草剂苯磺隆处理,从89个GST基因家族成员中筛选到3个GST基因显著诱导表达,包括BnGST39、BnGST78和BnGST86。进一步以非靶标抗性品系NR146和敏感品系N131为材料,比较苯磺隆处理后,BnGST78和BnGST86基因的表达模式变化,结合生物信息学分析,设计共表达网络基因的荧光定量PCR引物,筛选到BnGST78的11个上调共表达基因、6个下调共表达基因,并初步注释分析了BnGST78基因的功能。本项目结果可为改善和提升现有抗磺酰脲类除草剂油菜种质的整体抗性水平提供一定的理论依据和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
抗ALS类除草剂作物种质创制与利用研究进展
  • DOI:
    10.13430/j.cnki.jpgr.20211215001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物遗传资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘长乐;郭月;李芳芳;袁自成;龙卫华;浦惠明;胡茂龙
  • 通讯作者:
    胡茂龙
Development and molecular analysis of a novel acetohydroxyacid synthase rapeseed mutant with high resistance to sulfonylurea herbicides
对磺酰脲类除草剂具有高抗性的新型乙酰羟酸合酶油菜突变体的开发和分子分析
  • DOI:
    10.1016/j.cj.2021.05.006
  • 发表时间:
    2022-02-01
  • 期刊:
    CROP JOURNAL
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Guo, Yue;Liu, Changle;Hu, Maolong
  • 通讯作者:
    Hu, Maolong
Synergistic mutations of two rapeseed AHAS genes confer high resistance to sulfonylurea herbicides for weed control
两个油菜籽 AHAS 基因的协同突变赋予对磺酰脲类除草剂的高抗性以控制杂草
  • DOI:
    10.1007/s00122-020-03633-w
  • 发表时间:
    2020-06-15
  • 期刊:
    THEORETICAL AND APPLIED GENETICS
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Guo, Yue;Cheng, Li;Hu, Maolong
  • 通讯作者:
    Hu, Maolong
油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因标记的开发与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡茂龙;程丽;郭月;龙卫华;高建芹;浦惠明;张洁夫;陈松
  • 通讯作者:
    陈松

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其他文献

银杏大孢子母细胞减数分裂进程及其与小孢子母细胞对应时序关系研究
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  • 发表时间:
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  • 发表时间:
    2019
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  • 作者:
    曲海成;郭月;王媛媛
  • 通讯作者:
    王媛媛
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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移动机器人的动力学分析与仿真
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    天津理工大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李浩;陈炜;郭月;张西正
  • 通讯作者:
    张西正

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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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