GhMYC2-like调控棉花色素腺体发育的分子机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31901581
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    程海亮
  • 依托单位：
    中国农业科学院棉花研究所
  • 学科分类：
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 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

Utilization of cottonseed oil and protein are seriously restricted by toxic gossypol. There is no gossypol in glandless cotton. Therefore, it will be of great importance in genetic engineering breeding of low-gossypol cotton to reveal the gene regulatory network of pigment gland development. In our previous study, through map-based cloning, we have obtained a transcription factor GhMYC2-like and confirmed it as a vital positive regulator of pigment gland development. By transcriptome analysis, 504 genes co-expressed with GhMYC2-like were identified as its candidate target genes. This project will conduct chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-Seq) assay to analyze the DNA binding sites of GhMYC2-like transcription factor and identify the genes whose promoter interact with GhMYC2-like. Target genes of GhMYC2-like will be identified by combining the results of ChIP-seq with transcriptome analysis. Then, ChIP-qPCR, electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and dual-luciferase reporter assay will be carried out to determine the target genes of GhMYC2-like. And, the function of GhMYC2-like target genes will be characterized in pigment gland development through gene knockout and overexpression analysis. These results would discover the molecular mechanism of GhMYC2-like regulating the pigment gland development. This project will provide the theoretical basis for illuminating the regulatory mechanisms of the pigment gland development in cotton and for low-gossypol cotton breeding.
有毒的棉酚限制了棉籽油和蛋白的利用，而无色素腺体的棉花不含有棉酚，研究色素腺体发育相关基因及其调控网络对低酚棉的基因工程育种具有重要意义。前期研究中，我们通过图位克隆得到了GhMYC2-like转录因子，证实它是色素腺体发育的关键正调控因子。通过转录组分析，将504个与GhMYC2-like共表达的基因锁定为其候选靶基因。本项目拟通过染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）分析GhMYC2-like的DNA结合位点，筛选启动子区与GhMYC2-like相互作用的基因，结合转录组分析结果，鉴定GhMYC2-like的靶基因。利用ChIP-qPCR、凝胶阻滞电泳分析（EMSA）和双萤光素酶实验对靶基因进行确认，并通过基因敲除和过表达分析靶基因在色素腺体发育中的作用，揭示GhMYC2-like调控棉花色素腺体发育的分子机理。本研究将为解析色素腺体发育的分子机制和低酚棉育种提供重要的理论依据。

结项摘要

色素腺体中有毒的棉酚限制了棉籽产品的利用，对色素腺体发育的研究对棉花的综合利用具有重要意义。GhMYC2-like是色素腺体发育的关键调控因子，但是其调控机理还不清楚。本项目利用染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）和转录组测序（RNA-seq）筛选GhMYC2-like的下游基因，并通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）对下游基因进行了功能分析。共筛选到20个在有腺体和无腺体材料之间差异表达的候选基因，功能分析发现其中5个基因沉默后导致腺体数量不同程度减少。亚细胞定位分析表明，5个基因编码蛋白中2个核定位、2个膜定位和1个核膜共定位，暗示它们可能在色素腺体发育中发挥不同的作用。同时，我们鉴定到一个GhERF105基因受GhMYC2-like调控，该基因在无腺体材料各个组织中表达量均显著低于有腺体材料，沉默该基因可导致色素腺体数量和棉酚含量均降低。亚细胞定位表明GhERF105位于细胞核，并且可能作为转录激活因子通过结合GCC-box和DRE顺式作用元件调控下游基因。此外，我们还筛选到GhMYC2-like下游的6个NAC基因与色素腺体发育相关。同时，另一个MYC转录因子CGF1可能通过影响GhMYC2-like和6个NAC基因的表达来参与色素腺体发育的调控，从而构成一个MYC-NAC调控网络。本项目研究为深入解析GhMYC2-like的调控机理和阐明色素腺体发育机制奠定了基础，同时为低酚棉育种提供了理论参考。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Gene Expression Correlation Analysis Reveals MYC-NAC Regulatory Network in Cotton Pigment Gland Development
基因表达相关分析揭示棉花色素腺发育中的 MYC-NAC 调控网络
  • DOI：
    10.3390/ijms22095007
  • 发表时间：
    2021-05-08
  • 期刊：
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Cheng H;Feng X;Zuo D;Zhang Y;Wang Q;Lv L;Wu C;Li S;Dai Y;Qu D;He M;Liu S;Song G
  • 通讯作者：
    Song G
Comparative Transcriptomic Analysis to Identify the Genes Related to Delayed Gland Morphogenesis inGossypium bickii
比较转录组分析鉴定与比氏棉延迟腺体形态发生相关的基因
  • DOI：
    10.3390/genes11050472
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Genes
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Ali Mushtaque;Cheng Hailiang;Soomro Mahtab;Li Shuyan;Tufail Muhammad Bilal;Nazir Mian Faisal;Feng Xiaoxu;Zhang Youping;Zuo Dongyun;Lv Limin;Wang Qiaolian;Song Guoli
  • 通讯作者：
    Song Guoli
Molecular cloning and characterization of GhERF105, a gene contributing to the regulation of gland formation in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)
GhERF105 的分子克隆和表征，该基因有助于调节陆地棉（Gossypium hirsutum L.）腺体形成
  • DOI：
    10.1186/s12870-021-02846-5
  • 发表时间：
    2021-02-18
  • 期刊：
    BMC Plant Biology
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Wu C;Cheng H;Li S;Zuo D;Lin Z;Zhang Y;Lv L;Wang Q;Song G
  • 通讯作者：
    Song G

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其他文献

基于10 个棉花腺体相关材料转录组的 EST-SSR 标记开发
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    棉花学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    宋国立;程海亮
  • 通讯作者：
    程海亮

其他文献

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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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