黄瓜单性结实主效基因的克隆与功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31672168
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1506.蔬菜与瓜果生长发育
  • 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

Parthenocarpy is kind of fruit developmental mode that production of fruit without pollination or fertilization of ovules. It is an excellent agronomic trait that can ensures yield stability of horticultural crops in unfavorable pollination conditions. In-depth study of parthenocarpy could improve the understanding of regulation mechanism of fruit development and help to enhance the fruit setting rate of horticultural crops. The rich parthenocarpic germplasm of cucumber offer an opportunity to investigate molecular mechanism of parthenocarpy. In previous study, we have have firstly finished the physical mapping of the major parthenocarpic QTL in cucumber. In this study, we intend to clone the target gene of the QTL which we named PARTH2, and identified the molecular function of the gene. First, fine mapping of PARTH2 will be conducted by whole genome resequencing of NIL populations. Thus the candidate gene of PARTH2 could be predicted and cloned. Transgenic technology will be used to identify the functions of the candidate genes to confirm the target gene. The subcellular location and mRNA/protein expression profiles of PARTH2 will be studied by single cell system, qRT-PCR and western blotting. The interaction protein of PARTH2 will be screened by the Y2H library. The protein regulatory network of PARTH2 and its interaction proteins will be studied by combined analysis with the results of iTRAQ study of parthenocarpy. This study will lay an important foundation for revealing the molecular regulation mechanism of parthenocarpy, and is able to provide assistance for improving the parthenocarpic characteristics of cucumber and other horticultural crops.
单性结实指子房不依赖于授粉/受精而坐果的果实发育方式,在不利于授粉的栽培条件下能够保证作物产量,是一种重要的农艺性状。深入研究单性结实分子机制对于完善果实发育的调控模型以及作物单性结实性的改良具有重要意义。黄瓜具有丰富的单性结实表型,是研究单性结实的重要作物。前期研究中,我们首次完成了黄瓜单性结实主效QTL的物理定位,本项目拟在此基础上开展其主控基因PARTH2的克隆和功能研究:构建NIL群体,采用群体重测序方法实现主效QTL精细定位,进而完成定位区段内的PARTH2候选基因的预测;对PARTH2候选基因进行克隆和转基因功能分析,确认目标基因并研究其亚细胞定位及表达特征;利用酵母双杂交文库技术筛选鉴定PARTH2的互作蛋白,结合已完成的iTRAQ蛋白质组学研究结果分析其蛋白调控网络。本研究将为揭示单性结实分子调控机理奠定了重要基础,对指导黄瓜和其它园艺作物单性结实性的育种改良有重要意义。

结项摘要

单性结实对于果实产量和品质都用重要的影响,发掘单性结实基因改良黄瓜单性结实性具有非常重要的意义。前期研究中,本团队已完成了对该主效位点Parth2.1的初步定位。本项目研究在此基础上,完成了Parth2.1的精细定位(<37kb,仅1个候选基因),并首次开发了黄瓜强单性结实性状的育种标记,同时成功克隆了该位点的目标基因CsPAT1,该基因编码Ca2+ATPase钙泵蛋白;由于第6个内含子有26bp的碱基缺失,第7个内含子有4bp的碱基插入, CsPAT1基因mRNA发生可变剪切,形成了转录本PAT-EC1-4和PAT-EC1-11其中PAT-EC1-4编码蛋白的Ca2+ATPase功能域部分丢失,而PAT-EC1-11编码蛋白的Ca2+ATPase功能域完全丢失;亚细胞定位结果显示PAT-EC1-4与未突变的等位基因编码的蛋白均定位于烟草叶片原生质体的叶绿体中,而PAT-EC1-11蛋白不但在叶绿体中有大量表达,在围绕细胞核的内质网中也有表达。在拟南芥中分别异位表达PAT-EC1-4和PAT-EC1-11后,均可造成未授粉果荚的生长,证明了CsPAT1参与了单性结实调控。我们发现在单性结实黄瓜果实中钙调素类似蛋白基因CsaCML25大量表达,而在非单性结实黄瓜中过量表达CsCML25可以诱导强单性结实,因此推测由于CsPAT1基因的Ca2+ATPase功能缺失造成了胞质游离钙浓度增高,从而激活了下游钙信号应答因子CsCML25的大量表达,最终诱导形成单性结实。.项目对黄瓜单性结实的重要位点Parth1.1、Parth3.1、Parth7.1进行了遗传定位研究,为强单性结实的多位点调控机制研究奠定了基础。同时开展了低温诱导单性结实种植资源的鉴定和转录调控机制研究,为环境调控单性结实的分子机理研究奠定了基础。.

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(2)
专利数量(1)
New insights into the roles of cucumber TIR1 homologs and miR393 in regulating fruit/seed set development and leaf morphogenesis.
关于黄瓜 TIR1 同源物和 miR393 在调节果实/种子发育和叶片形态发生中的作用的新见解
  • DOI:
    10.1186/s12870-017-1075-6
  • 发表时间:
    2017-07-26
  • 期刊:
    BMC plant biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Xu J;Li J;Cui L;Zhang T;Wu Z;Zhu PY;Meng YJ;Zhang KJ;Yu XQ;Lou QF;Chen JF
  • 通讯作者:
    Chen JF
Proteomic insight into fruit set of cucumber (Cucumis sativus L.) suggests the cues of hormone-independent parthenocarpy.
对黄瓜(Cucumis sativus L.)坐果的蛋白质组学研究揭示了不依赖于激素的单性结实的线索
  • DOI:
    10.1186/s12864-017-4290-5
  • 发表时间:
    2017-11-22
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Li J;Xu J;Guo QW;Wu Z;Zhang T;Zhang KJ;Cheng CY;Zhu PY;Lou QF;Chen JF
  • 通讯作者:
    Chen JF
Complete resistance to powdery mildew and partial resistance to downy mildew in a Cucumis hystrix introgression line of cucumber were controlled by a co-localized locus
黄瓜 Cucumis hystrix 基因渗入系对白粉病的完全抗性和对霜霉病的部分抗性由共定位位点控制
  • DOI:
    10.1007/s00122-018-3150-2
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Theoretical and Applied Genetics
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhang Kaijing;Wang Xing;Zhu Wenwei;Qin Xiaodong;Xu Jian;Cheng Chunyan;Lou Qunfeng;Li Ji;Chen Jinfeng
  • 通讯作者:
    Chen Jinfeng
Candidate genes underlying the quantitative trait loci for root-knot nematode resistance in a Cucumis hystrix introgression line of cucumber based on population sequencing
基于群体测序的黄瓜黄瓜根结线虫抗性数量性状基因座的候选基因
  • DOI:
    10.1007/s10265-019-01147-1
  • 发表时间:
    2019-10-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF PLANT RESEARCH
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Cheng, Chunyan;Wang, Xing;Chen, Jinfeng
  • 通讯作者:
    Chen, Jinfeng
Fine Mapping and Transcriptome Analysis of Virescent Leaf Gene v-2 in Cucumber (Cucumis sativus L.).
黄瓜绿叶基因 v-2 的精细定位和转录组分析(Cucumis sativus L.)
  • DOI:
    10.3389/fpls.2020.570817
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhang K;Li Y;Zhu W;Wei Y;Njogu MK;Lou Q;Li J;Chen J
  • 通讯作者:
    Chen J

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其他文献

巷道围岩蝶形塑性区蝶叶方向性形成机制及工程应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李季;强旭博;马念杰;张荣光;李博
  • 通讯作者:
    李博
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  • DOI:
    10.16768/j.issn.1004-874x.2019.04.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝晓地;唐兴;李季;曹达啓
  • 通讯作者:
    曹达啓
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  • DOI:
    10.11862/cjic.2018.148
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    无机化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛超;王红艳;董益利;李季;徐芸;顾秋予;苏志;钱勇;Peter J. Sadler;刘红科
  • 通讯作者:
    刘红科
污水处理能源中和与碳中和案例分析
  • DOI:
    10.19853/j.zgjsps.1000-4602.2021.20.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国给水排水
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝晓地;张益宁;李季;刘杰
  • 通讯作者:
    刘杰

其他文献

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李季的其他基金

黄瓜单性结实增强基因in-P的克隆与分子调控机理研究
  • 批准号:
    32272726
  • 批准年份:
    2022
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  • 项目类别:
    面上项目
黄瓜单性结实增强基因in-P的克隆与分子调控机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
黄瓜单性结实的蛋白质组学研究
  • 批准号:
    31301781
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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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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