玉米氨基酸代谢途径关键基因及其调控对氮肥利用率的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31271728
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 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:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Grain yields of maize are highly responsive to supplemental nitrogen, with significant amounts of nitrogen fertilizer required annually to maintain high yields. High usage of fertilizer not only increases crop input costs, but also negatively impacts the environment by altering water quality. The development of maize cultivar with high nitrogen use efficiency is the best means to reduce the amount of supplemental nitrogen fertilizer and achieve maximal yields. The previous study has revealed that the expression abundance of around 150 genes involved in amino acid metabolism pathway are responsible for nitrogen status in maize plant, however, the roles of these gene in NUE have not been determined yet. The proposal is aiming at identifying and characterizing the genes responsible for nitrogen use efficiency (NUE) in amino acid metabolism pathway using a recombinant inbred lines (RIL) population in maize. We will apply dynamic molecular techniques to construct the saturated genetic linkages and identify gene structures, mRNA expression, amino acid abundance and grain carbon/nitrogen components that associate with nitrogen use efficiency in maize under different nitrogen conditions, and using many different types of experimental or predicted data and a set of RIL. The technologies and results will show much promise as a means to analyze and better understand the interactions within NUE. The greatest contribution of bioinformatic analysis including various QTL mapping outcomes will be benefitial for better understanding of the genetic architecture of quantitative traits to improve NUE for Chinese crop cultivars.
氮肥的大量施用,在提高玉米产量的同时,也导致生产成本增加和环境污染加剧。遗传研究玉米氮素利用的分子调控机制将为培育氮高效品种提供重要理论依据。对玉米不同发育时期及其器官表达谱研究发现,多个氨基酸代谢途径基因mRNA的表达丰度与氮肥施用量有关,但这些基因对植物氮肥利用率(NUE) 是否存在贡献及贡献大小尚未明确。本项目将利用玉米IBM重组自交系群体,遗传分析其氨基酸代谢途径关键基因DNA结构,确定高氮和低氮肥条件下氨基酸代谢途径关键基因表达eQTL和游离氨基酸含量QTL,并对eQTL和游离氨基酸含量QTL与籽粒碳氮组成成分、产量形成和NUE的关联性进行分析,同时利用农杆菌转基因法对决定NUE关键基因进行功能验证,以期从多个层面解析影响玉米NUE的氨基酸代谢途径及关键基因,为玉米氮高效利用的分子设计育种提供理论依据。

结项摘要

玉米在生长季中需要吸收大量的氮肥,提高氮肥的利用率不但可以减少生产投入,还能降低氮肥流失对环境产生的负面影响。本研究利用玉米IBM重组自交系群体,结合二代测序和分子标记技术,获得了高密度的遗传图谱,结合测量籽粒发育的氨基酸含量、蛋白含量和产量数据,发现了控制籽粒蛋白的QTL位点,该位点位于第一条染色体上,含有一个编码天冬酰胺合成酶的基因,过量表达该基因可以提高籽粒发育时期天冬酰胺的含量,可促进玉米醇溶蛋白的合成,同时抑制淀粉的积累,相应降低籽粒的重量。同时我们也发现一个在玉米中可以响应外界氮浓度改变的转录因子nlp5,一系列的遗传分析发现该基因可以对部分氮代谢途径关键基因的表达起调控作用。这些关键基因都通过连续回交和分子标记选择导入到郑58和昌7-2的自交系中以评价其在育种中的潜在作用。通过本项目的实施,我们在吸收(根)和利用(籽粒)两个关键组织解析玉米氮肥利用率(NUE)的构成,为玉米氮高效利用的分子设计育种提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
玉米氮素敏感性差异自交系的表达谱分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张体付;周玲;林峰;赵涵
  • 通讯作者:
    赵涵
Genome-Wide Discovery of Tissue-Specific Genes in Maize
玉米组织特异性基因的全基因组发现
  • DOI:
    10.1007/s11105-016-1001-3
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    Plant Molecular Biology Reporter
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Jun Yang;Yuhe Liu;Huixue Dai;Han Zhao
  • 通讯作者:
    Han Zhao
Genome-wide identification and functional prediction of nitrogen-responsive intergenic and intronic long non-coding RNAs in maize (Zea mays L.).
玉米 (Zea mays L.) 氮响应基因间和内含子长非编码 RNA 的全基因组鉴定和功能预测。
  • DOI:
    10.1186/s12864-016-2650-1
  • 发表时间:
    2016-05-11
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Lv Y;Liang Z;Ge M;Qi W;Zhang T;Lin F;Peng Z;Zhao H
  • 通讯作者:
    Zhao H
Genome-wide identification of housekeeping genes in maize
玉米管家基因的全基因组鉴定
  • DOI:
    10.1007/s11103-014-0246-1
  • 发表时间:
    2014-11-01
  • 期刊:
    PLANT MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Lin, Feng;Jiang, Lu;Zhao, Han
  • 通讯作者:
    Zhao, Han
玉米Dof转录因子家族的全基因组鉴定与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李坦;张体付;张晓林;赵涵
  • 通讯作者:
    赵涵

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其他文献

典型双曲度板材冲压成形回弹差异分析
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    --
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄朝炎
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  • DOI:
    10.16233/j.cnki.issn1002-4972.20181010.021
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    2018
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘清君
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宝华宾;梁帅强;吕远大;赵涵
  • 通讯作者:
    赵涵
开口导管比例对栓塞脆弱性曲线类型的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵涵;黄瑾;张友静;鲁彦君;姜在民;蔡靖
  • 通讯作者:
    蔡靖
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    现代化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴勇立;王文文;孙君;王金龙;赵涵;汪启年
  • 通讯作者:
    汪启年

其他文献

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赵涵的其他基金

玉米氮吸收关键基因鉴定与功能解析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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  • 批准号:
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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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