受钙调素蛋白激酶调控的水稻叶片早衰基因ESL4分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371597
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    87.0万
  • 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:
    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

As a main photosynthesis organ, leaf blade acts a special role in rice production. Leaf senescence has been paid widely attentions, while the studies mainly focus on Arabidopsis, few involved in oryza sativa, much less natural senescence. These deficiencies restrict our knowledge how rice leaf senescence occurs in molecular level. A rice mutant showing leaf senescence from booting to mature stage was discovered from our EMS-induced library, temperately designed as esl4. The characteristic was controlled by one recessive gene mapped on chromosome 4. Among the restricted region, a gene encoding calmodulin-binding protein kinase showed one base substitution and was regarded as candidate. Physical and chemical analysis suggested that the senescence traits should be related with oxidative stress. Based on these researches, the project aims to clone ESL4 gene by map-based strategy and then unveils its molecular mechanism in regulating leaf senescence by conducting experiments of QPCR, sub-cellular localization, scanning electron microscopy, RNAi, over-expression and so on, involving technical methods of bioinformatics, transcriptomics, cytology, proteomics etc. The results provide a foundation of both leaf senescent molecular mechanism and super high yield breeding in rice, which can also been used for reference in other crops' senescence, especially for cereal crops.
叶片是植物最重要的光合器官,在水稻超高产育种时代,叶片的衰老特性研究尤为重要,目前在拟南芥上已有较多的研究,在水稻中研究较少,对自然早衰研究更少,到目前为止,仅报道了少数自然早衰突变体,这严重制约了人们对水稻叶片早衰分子机制的认识。我们在开展突变体诱导时发现了一个孕穗期叶片提前早衰的突变体esl4,表现单基因控制,已将该基因定位在第4染色体,生理和生化分析表明衰老表型与氧化胁迫相关,一个钙调素蛋白激酶编码基因发生突变引起叶片早衰。在此基础上,拟通过图位克隆分离ESL4基因,进行QPCR、亚细胞定位、扫描电镜、RNAi、超表达等分析,通过生物信息学、转录组学、细胞学、蛋白质组学等手段分析基因在叶片衰老过程中的调控机理,其结果对探讨水稻叶片衰老的分子机理和高产(超高产)育种均具有十分重要的理论和实践意义,对其它作物(尤其是禾本科植物)叶片衰老机制研究也具有重要的指导作用。

结项摘要

钙依赖性蛋白激酶(CPKs)参与多种生物过程,包括激素反应、生长发育、非生物胁迫应答、疾病抗性和氮代谢等。在这项研究中,我们通过图位克隆发现了一种CPK编码基因的新突变体esl4,这是一种氮缺陷突变体。esl4突变体中氮代谢相关基因表达下调,酶活性下降。 ESL4主要表达在根、茎、叶和鞘的维管束中表达。 ESL4蛋白定位于细胞膜。酶活性和生理指标分析以及氮代谢和衰老相关基因表达分析表明,ESL4参与了氮代谢。过表达转基因纯合T2植株与对照相比,低氮下两个ESL4过表达株系的结实率、单株产量、单株籽粒数、籽粒氮含量比和单株总氮含量显著或极显著地增加,表明过表达提高了低氮条件下氮的利用效率,从而在低氮条件下增加了产量。这些结果表明ESL4可能在氮代谢基因的上游起作用。此外,本研究结果为ESL4在低氮条件下培育新品种的应用奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Mutation of the OsSAC1 Gene, which Encodes an Endoplasmic Reticulum Protein with an Unknown Function, Causes Sugar Accumulation in Rice Leaves
OsSAC1 基因编码功能未知的内质网蛋白,其突变导致水稻叶片糖分积累
  • DOI:
    10.1093/pcp/pcx203
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Plant and Cell Physiology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    朱小燕;沈文强;黄俊阳;张天泉;张孝波;崔元江;桑贤春;凌英华;李云峰;王楠;赵芳明;张长伟;杨正林;何光华
  • 通讯作者:
    何光华
Identification and Gene Mapping of an early senescence leaf 4 Mutant of Rice
水稻早衰叶4突变体的鉴定及基因定位
  • DOI:
    10.2135/cropsci2013.12.0854
  • 发表时间:
    2014-11
  • 期刊:
    Crop Science
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Guo Shuang;Zhang Tianquan;Xing Yadi;Zhu Xiaoyan;Sang XianChun;Ling Yinghua;Wang Nan;He Guang-hua
  • 通讯作者:
    He Guang-hua

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  • 通讯作者:
    桑贤春

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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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