SMK11表观遗传调控玉米籽粒发育的分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871631
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

At present, the genetic regulation mechanism of maize grain development is mainly limited from the perspective of omics and molecular genetics. The epigenetic regulation mechanism of maize seed development needs further study. In the previous work, we found a new small kernel mutant (tentatively named as smk11), and cloned the candidate SMK11 gene by map-based cloning. Further analysis showed that the sequences near the splice site of the third intron has decreased DNA methylation level which lead to the intron retention. This project intends to further analyze the expression characteristics of SMK11 gene and its subcellular localization; It will be studied whether the complexes of the respiration chain was affected in mutant kernels, and the yeast two hybrid will be performed to identify the proteins interacting with SMK11. The methyl-CpG-binding domain (MBD) proteins will be identified, and the RNA cleavage factor which bind MBD proteins will be investigated by immunoprecipitation mass spectrometry. The results of this project will illustrate the molecular mechanism of SMK11 epigenetic regulation of maize kernel development, expand the understanding of the epigenetic regulation mechanism of the important agronomic traits of maize seed, and provide important theoretical support for the genetic improvement of maize.
目前,玉米籽粒发育的遗传调控机制局限于组学及分子遗传学解析,其表观遗传调控机制亟待深入研究。本项目组前期发现一个新的玉米小粒突变体smk11,图位克隆到候选基因SMK11。该突变体DNA甲基化水平在SMK11基因启动子区升高而在基因第三个内含子5’剪接位点附近降低,从而导致SMK11基因表达量下调和内含子滞留,影响籽粒发育。本项目拟在上述工作基础上,明确SMK11基因的组织表达特性及亚细胞定位;分析smk11突变体中呼吸链复合物变化及籽粒代谢组变化;鉴定SMK11的互作蛋白、揭示与SMK11第三个内含子5’剪接位点甲基化DNA结合的MBD(methyl-CpG-binding domain)蛋白及与MBD蛋白互作的RNA剪接因子。本项目研究结果将系统解析SMK11表观遗传调控玉米籽粒发育的分子机制,拓展对玉米籽粒形成这一重要农艺性状表观遗传调控机制的新认识,为玉米遗传改良奠定新的理论基础。

结项摘要

线粒体为籽粒发育提供能量,在玉米籽粒发育的遗传调控中具有重要作用,线粒体呼吸链功能复合物的组装需要复杂而有效的调节机制。与哺乳动物和酵母相比,植物细胞色素c氧化酶(复合物IV)所涉及的亚基组成和组装因子研究较少。在这项研究中,我们以玉米小粒突变体smk11为研究材料,图位克隆了玉米Smk11基因。Smk11编码线粒体定位的三肽重复序列(TPR)蛋白,Smk11的功能缺失严重影响线粒体复合物IV的组装和活性,导致玉米生长和种子发育延迟。蛋白质相互作用研究表明,SMK11可能与四种假定的复合物IV组装因子相互作用,即内膜肽酶1A(ZmIMP1A)、MYB结构域蛋白3R3(ZmMYB3R-3)、细胞色素c氧化酶23(ZmCOX23)和线粒体铁氧还蛋白1(ZmMFDX1),其中ZmMFDX可能与亚基ZmCOX6a和ZmCOX-X1相互作用;ZmMYB3R-3也可能与ZmCOX6a相互作用。SMK11的突变扰乱了这些亚基的正常组装,导致复合物IV的失活。本研究的结果表明,SMK11作为辅助的组装因子介导复合物IV亚基的正常组装,研究结果将有助于阐明植物线粒体复合物IV的组装在玉米籽粒发育调控中的重要作用。

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)
The pentatricopeptide repeat protein EMP603 is required for the splicing of mitochondrial Nad1 intron 2 and seed development in maize
五肽重复蛋白 EMP603 是玉米线粒体 Nad1 内含子 2 的剪接和种子发育所必需的
  • DOI:
    10.1093/jxb/erab339
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Kaijian Fan;Zhenjing Ren;Xiaofeng Zhang;Yan Liu;Junjie Fu;Chunlai Qi;Wurinile Tatar;Allan G Rasmusson;Guoying Wang;Yunjun Liu
  • 通讯作者:
    Yunjun Liu
Maize Empty pericarp602 encodes a P-type PPR protein that is essential for seed development
玉米空果皮602编码对种子发育至关重要的P型PPR蛋白
  • DOI:
    10.1093/pcp/pcz083
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant and Cell Physiology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhenjing Ren;Kaijian Fan;Ting Fang;Jiaojiao Zhang;Li Yang;Jianhua Wang;Guoying Wang;Yunjun Liu
  • 通讯作者:
    Yunjun Liu
Tetratricopeptide-containing SMK11 is essential for the assembly of cytochrome c oxidase in maize mitochondria
含有四三肽的 SMK11 对于玉米线粒体中细胞色素 C 氧化酶的组装至关重要
  • DOI:
    10.1093/plphys/kiad062
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Zhenjing Ren;Kaijian Fan;Sihan Zhen;Jie Zhang;Yan Liu;Junjie Fu;Chunlai Qi;Qianhan Wei;Yao Du;Wurinile Tatar;Xiaofeng Zhang;Guoying Wang;Allan G Rasmusson;Jianhua Wang;Yunjun Liu
  • 通讯作者:
    Yunjun Liu

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ZmAlba6提高农杆菌遗传转化效率的分子机理解析
  • 批准号:
    32372136
  • 批准年份:
    2023
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    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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