水稻黄酮醇糖基转移酶基因OsFUGT1调控种子活力的分子机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570306
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Flavonols are able to regulate the plant development and growth by inhibiting auxin polar transport. A glycosylated flavonol, Kaempferol 3-O-rhamnoside-7-O-rhamnoside, was recently proven to be the active compound, which can block the auxin polar transport, but its target proteins remains unclear. We postulated that it acts by targeting to auxin influx carrier. In our previous study, by using a set of recombined inbreed lines derived from crossing rice ZS97 with MH63, a flavonol transferase gene (named as OsFUGT1) was identified by mapping based cloning, which largely affects rice seed vigor and my involved in the synthesis of Kaempferol 3-O-rhamnoside-7-O-rhamnoside in rice seeds. Based on our previous studies, we plan to continue investigating the detailed properties and functions of OsFUGT1 to see if it relates to the production of Kaempferol 3-O-rhamnoside-7-O-rhamnoside by performing in vitro enzymatic reaction and producing transgenic plant. By co-expression analysis with OsFUGT1 gene, we will find other glycosyltransferase genes that attributed to Kaempferol 3-O-rhamnoside-7-O-rhamnoside, aiming to reconstruct the whole pathway. We will also try to find the target proteins of Kaempferol 3-O-rhamnoside-7-O-rhamnoside by testing its interaction with auxin influx carriers expressed in yeasts. In this study, we will functionally characterize OsFUGT1 gene and clarify the molecular mechanism of flavonol glycoside on seed vigor. We expect to elucidate the genetic basis that controls rice seed vigor, which will be beneficial to the rice breeding in production of rice cultivar with higher seed vigor.
黄酮醇能够调节生长素极性运输,影响植物生长发育。山奈酚二鼠李糖苷被证实为真正的活性成分,但是它的靶蛋白是什么尚不清楚。我们推测它很可能是通过抑制生长素输入载体起作用。我们前期已经利用水稻ZS97和MH63的120个重组自交系材料,通过QTL定位和图位克隆,鉴定了一个对水稻种子活力有显著影响的黄酮醇糖基转移酶基因OsFUGT1,它可能参与了山奈酚二鼠李糖苷合成。拟在此基础上,通过体外生化活性分析和体内转基因实验,确认OsFUGT1参与山奈酚二鼠李糖苷合成的调控;通过鉴定与OsFUGT1共表达的糖基转移酶,分析它们的功能,阐明水稻种子山奈酚二鼠李糖苷的合成途径;通过酵母异源表达生长素输入载体蛋白,确认山奈酚二鼠李糖苷能够结合生长素输入载体,并抑制生长素运输,这些工作将深入解析黄酮醇糖苷影响生长素运输的分子机制,进一步阐明水稻种子活力调控的遗传和代谢基础,为水稻育种提供理论依据和参考。

结项摘要

黄酮醇能够调节生长素极性运输,影响植物生长发育。我们利用水稻ZS97和MH63的120个重组自交系材料,通过QTL定位和图位克隆,鉴定了一个对水稻种子活力有显著影响的黄酮醇糖基转移酶基因OsFUGT1。经过序列比对分析,发现OsFUGT1属于UGT84家族。 通过构建CRISPR-Cas9载体,转化水稻ZH11,获得基因敲除突变的水稻植株。经过代谢组分析,发现突变体缺失了一个代谢物[M-H]-643.24,其分子量大小与杨梅素二葡萄糖苷一致。基因敲除水稻幼根生长整体变慢,成熟期植株变矮,但是对有效穗数没有显著影响。构建原核表达载体,纯化细菌重组蛋白,通过体外酶活分析发现,OsFUGT1对多种类黄酮成分有活性,但是对杨梅素没有活性,推测可能OsFUGT1的底物不是杨梅素苷元,而是杨梅素单糖。这些结果说明水稻中黄酮醇抑制生长素运输的机制可能与双子叶植物拟南芥不同。这些工作为深入解析黄酮醇糖苷影响生长素运输的分子机制,进一步阐明水稻种子活力调控的遗传和代谢基础,为水稻育种提供理论依据和参考。项目资助发表论文2篇,待发表1篇。培养硕士研究生1名,博士生2名,其中1名已经取得硕士学位,2名在读。项目投入经费63.00万元,支出44.6744万元,各项支出与预算基本相符。剩余经费18.325万元,剩余经费计划用于本项目后续研究支出。

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)
QPMASS: A parallel peak alignment and quantification software for the analysis of large-scale gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)-based metabolomics
QPMASS:并行峰对齐和定量软件,用于分析基于气相色谱-质谱 (GC-MS) 的大规模代谢组学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Chromatography A
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    LixinDuan;Aimin Ma;Xianbin Meng;Guoan Shen;Xiaoquan Qi
  • 通讯作者:
    Xiaoquan Qi
Characterization of a heat responsive UDP:Flavonoid glucosyltransferase gene in tea plant (Camellia sinensis)
茶树(Camellia sinensis)热响应 UDP:类黄酮葡萄糖基转移酶基因的表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    PLoS ONE
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xiaojia Su;Wenzhao Wang;Tao Xia;Liping Gao;Guoan Shen;Yongzhen Pang
  • 通讯作者:
    Yongzhen Pang
花青素转录因子调控机制及代谢工程研究进展
  • DOI:
    10.1016/j.jbusvent.2014.07.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋雪薇;魏解冰;狄少康;庞永珍
  • 通讯作者:
    庞永珍

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其他文献

植物代谢组学数据分析和数据库
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    申国安;段礼新;漆小泉
  • 通讯作者:
    漆小泉
苯丙素途径的代谢工程增强了天山雪莲的抗氧化能力
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    PLos One
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    仇健;高凤华;申国安
  • 通讯作者:
    申国安

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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

        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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