水稻纤维素合酶基因OsCesA调控根系发育的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31601282
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 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:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Cellulose is the most abundant biopolymer and the main structural component of plant cell walls. Previous studies have shown that cellulose biosynthesis-related gene expression is involved in rice root development. However, functions of cellulose synthase (CESA) gene in rice root development is unclear. The mutant CESA generated by employing the CRISPR-Cas9 system was used as materials. The transgenic technique was used to confirm the function of the gene OsCESA. Tissue expression analysis and sub-cellular localization of the gene OsCESA were utilized to investigate the tissue specific expression pattern and the functional position of the protein expression in the cell, respectively. RNA-Seq analysis of CESA mutant and wild-type plant was conducted to understand which metabolic pathway the gene OsCESA was involved in. The overexpression vector was constructed and transformed to the restorer line R9308 to find out the impact of OsCESA by changing root structure on crop yield and other agronomic traits. This project will provide an opportunity to further understand the molecular mechanism of OsCESA in rice root growth and development, and provide a theoretical reference for root breeding in rice.
纤维素是最丰富的生物高分子,也是植物细胞壁的主要成分。前人研究表明纤维素合成途径中相关酶基因的表达与水稻根系发育有关,但纤维素合酶(CESA)基因在水稻根系发育中的功能尚不清楚。本研究拟利用CRISPR-Cas9技术获得的水稻CESA突变体为材料,通过转基因技术验证OsCESA基因的功能;对OsCESA基因进行组织表达分析及亚细胞定位研究,明确该基因在不同器官中的表达特征及其编码蛋白在细胞中发挥功能的具体部位;对CESA突变体与野生型进行RNA-Seq分析,了解OsCESA基因参与的代谢途径;通过构建过表达载体转化恢复系中恢9308(R9308),明确OsCESA基因通过改变根系结构对水稻产量及相关农艺性状的影响。本研究将有助于明确OsCESA基因调控水稻根系生长发育的作用机制,同时为水稻根系育种提供理论参考。

结项摘要

纤维素是最丰富的生物高分子,也是植物细胞壁的主要成分。前人研究表明纤维素合成途径中相关酶基因的表达与水稻根系发育有关,但纤维素合酶(CESA)基因在水稻根系发育中的功能尚不清楚。本研究通过转基因(包括干涉、敲除和过表达)技术验证了OsCESA基因与根系的生长发育有关,该基因功能缺失导致根系变短甚至不能正常生长。该基因在细胞核中无表达,在线粒体中有表达,可能与能量代谢相关。该基因在根、茎、叶中均有表达,推测该基因为组成型表达。OsCESA基因在茎秆中的表达量最高,其次为根,在叶片中的表达量最低,与根系与茎秆中纤维素含量较高一致。CRISPR/Cas突变体与野生型日本晴叶片和根系的RNA-Seq分析结果表明,根系和叶片中发生的生理过程有很大差别,其中淀粉和蔗糖代谢途径仅在根系中富集,相关基因表达具有极显著差异。将OsCESA基因过表达载体转育恢复系R9308,获得转育阳性株系1株。对后代进行田间农艺性状观察,与R9308相比,转育株系株高明显变高。本研究将有助于明确OsCESA基因调控水稻根系生长发育的作用机制,同时为水稻根系育种提供理论参考。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
杂交粳稻新品种浙粳优1578的选育及栽培制种技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国稻米
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟荣荣;叶胜海;朱国富;叶靖;张伟;唐昌华;张小明
  • 通讯作者:
    张小明
Identification and integrated analysis of glyphosate stress-responsive microRNAs, lncRNAs, and mRNAs in rice using genome-wide high-throughput sequencing
利用全基因组高通量测序鉴定和整合分析水稻中草甘膦胁迫响应的 microRNA、lncRNA 和 mRNA
  • DOI:
    10.1186/s12864-020-6637-6
  • 发表时间:
    2020-03-17
  • 期刊:
    BMC GENOMICS
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Zhai, Rongrong;Ye, Shenghai;Zhang, Xiaoming
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiaoming
纤维素合成相关基因调控水稻根系发育机制的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟荣荣;叶胜海;朱国富;陆艳婷;叶靖;张小明
  • 通讯作者:
    张小明

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其他文献

水稻杂种优势分子遗传基础的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟荣荣;冯跃;曹立勇;程式华
  • 通讯作者:
    程式华

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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