大小年毛竹叶对昆虫取食差异响应的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31700582
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1610.林木遗传育种
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Moso Bamboo (Phyllostachys heterocycla) was well known for its strong fertility, rapid growth and high economic value, furthermore, it plays an important role in national wood security in China. Development of moso bamboo strict to On-Off year rhyme, it always keeps a reasonable ratio for On- and Off-year individuals. But in commercialize forests, On-year ones are dominating, leads to a more serious pests damage situation. What caused this difference of pest out breaking situation between On- and Off-year moso bamboo? It is well documented that differences from bamboo leaves themselves affected pest species on developments, therefore, the entire communities were reordered on their distributions. These evidences are crucial for forest management and pest control, however, the underlying molecular mechanism still remains unknown. Some conducted researches shown that: PhSPL17 expression level was changing according to On-Off year rhyme, and led to downstream insect resistant genes variations which involved in JA pathway. It is highly possible that, PhSPL17 can negatively regulate PhJAZ1 expression level in transcription level. This hypnosis may perfect explain why On-Off year leaves can response to same insect feeding differently, by connecting aging-related and JA pathway. In this project, we will further explore the aging-related and JA-related functions of PhSPL17 and PhJAZ1 in both Arabidopsis and moso bamboo, also the possible connections between PhSPL17 and PhJAZ1, to find out PhSPL17 -PhJAZ1 based molecular mechanism of different responses to insect herbivores between On and Off year moso bamboo leaves.
毛竹是我国重要的林业经济作物,其生长恪守大小年现象。与大小年比例均衡的花年竹林相比,大年竹占绝对比例的生产用林虫害发生更为严重。是何种差异导致大小年毛竹间虫害发生的差异呢?生态学证据表明竹叶在大小年的差异导致食叶害虫种群的变化,进而影响整个节肢动物群落在林间分布的差异,这些发现对竹林的经营管理以及害虫的防控都至关重要,然而其分子机理尚不明确。申请者前期研究结果显示:毛竹PhSPL17表达水平在大小年交替过程中存在规律性变化,并且极有可能在转录水平负调节JA信号通路重要基因PhJAZ1的表达量,引起下游抗虫基因表达量差异,从而表现出大、小年竹叶对昆虫取食的差异响应。本项目拟通过对毛竹PhSPL17及PhJAZ1在植物年龄(大小年)相关JA信号通路中的功能进行研究,探究PhSPL17-PhJAZ1为基础的毛竹抗虫机制,从而揭示大、小年毛竹叶对昆虫取食差异响应的分子机理。

结项摘要

高强度的经营致使竹林中小大年毛竹的比例失衡,降低了毛竹林节肢动物的多样性,从而降低了竹林对虫害(如刚竹毒蛾)的防御能力,然而其机理依然不明晰。在本项目的支持下,团队从分子生态学角度阐述毛竹大、小年叶部节肢动物多样性的差异来源,也在毛竹大小年(年龄)与食叶害虫互作的分子基础方面实现了突破。通过生物信息学分析得知毛竹中有37个SPL家族蛋白且可以细分为4大类,其中PhSPL17为拟南芥AtSPL9的同源基因且为毛竹PhmiR156的靶基因;通过对不同组织和时间尺度上的定量分析得知,PhSPL17在种子、叶部和地下茎中表达量较高,且叶片中的表达量在年龄尺度上随着换叶节律而波动上升,表明PhSPL17在大小年(年龄层面)影响毛竹自身抗虫性的过程中起重要作用。通过构建突变体、转录组测序和昆虫饲喂实验发现,毛竹PhSPL17表达水平在大小年交替过程中存在规律性变化,并在在转录水平负调节JA信号通路重要基因PhJAZ1的表达量(与模式植物拟南芥不同),引起下游抗虫基因表达量差异,从而表现出大、小年竹叶对昆虫取食的差异响应。以上研究成果表明了:毛竹中,年龄信号途径通过PhSPL17-PhJAZ1为核心的基因与蛋白组学层面的变化去塑造生态学层面的林间节肢动物多样性。该发现也是首次证实林木中生理学上的“大小年”在抗虫中的不同作用,为全面揭示刚竹毒蛾以及其他林木害虫的成灾机理提供了崭新的思路。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
大小年毛竹叶抗虫相关基因PhSPL17的表达模式
  • DOI:
    10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2019.05.010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    福建农林大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李玉红;林振清;朱腾飞;黄志明;郭欣;苏军
  • 通讯作者:
    苏军
The interactions of PhSPL17 and PhJAZ1 mediate the on- and off-year moso bamboo (Phyllostachys heterocycla) resistance to the Pantana phyllostachysae larval feeding.
PhSPL17 和 PhJAZ1 的相互作用介导同年和非同年毛竹 (Phyllostachys heterocycla) 对 Pantana phyllostachysae 幼虫摄食的抵抗力。
  • DOI:
    10.1002/ps.5681
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Pest Management Science
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Li Yuhong;Lin Bairong;Zhu Tengfei;Zhang Huafeng;Su Jun
  • 通讯作者:
    Su Jun

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  • 作者:
    刘宁钟;苏军;孙涵
  • 通讯作者:
    孙涵

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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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