小麦渐渗系SR3耐盐主效基因Tasro1调控ATP代谢的机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901432
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1305.作物逆境生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Soil salinization seriously restricts grain production, and thus it is of great significance to breed salt-tolerant crop varieties and to analyze their mechanisms for salt tolerance. Coordinating energy balance between stress tolerance and development is important for crop genetic improvement, which is still limited by breakthroughs in theoretical research. Shanrong NO. 3 (SR3), was bred in our laboratory as a high-yielding wheat cultivar with strong salt tolerance and vigorous growth characteristics, and its major gene, Tasro1, could promote both salt tolerance and growth. It has been revealed that Tasro1 improves salt tolerance via modulating redox homeostasis. However, the mechanism of Tasro1 for regulating growth (take the leaf as a model) is still unclear. Based on the phenomenon that Tasro1 mediates the increase of leave size and the decrease of ATP level in SR3, the applicant found the Tasro1 interacting protein TaSIN was associated with these phenotypes, and TaBCS1b, a target gene of TaSIN, was found to play an important role in ATP metabolic pathway. TaSIN-TaBCS1b increased ATP content while inhibited the development of wheat leaves, which suggested that Tasro1 might regulate leaf development via ATP metabolism. On this basis, our project aims to elucidate the mechanism of Tasro1 regulating TaBCS1b via TaSIN, to reveal the role of TaBCS1b in regulating ATP metabolism as well as leaf development, which will provide clues for further understanding the mechanism of balancing stress tolerance and development of SR3, and helpful for breeding new wheat cultivars with high yield and stress tolerance.
土地盐渍化严重制约粮食生产;创建作物耐盐品种,解析其耐盐机制意义重大。协调耐逆与发育的能量分配是作物育种的重要任务,目前仍受限于理论突破。本实验室创建小麦高产耐逆渐渗系SR3,鉴定到主效基因Tasro1同时促进耐盐与生长,并已揭示Tasro1通过调控ROS稳态促使SR3耐盐,但有关生长发育(以叶为例)的调控机制仍未探明。基于Tasro1导致叶片增大而ATP减少,申请人发现该表型与Tasro1互作蛋白TaSIN有关,且TaSIN靶基因TaBCS1b是调控ATP代谢的节点;TaSIN-TaBCS1b提高ATP含量而抑制叶片生长。由此提出Tasro1影响ATP代谢而调控叶片发育的假说。本项目拟阐明Tasro1通过TaSIN调控TaBCS1b的机理;揭示TaBCS1b对ATP代谢和叶片发育的调控机制,为进一步解析SR3协调耐逆与发育的机理,开创小麦高产耐逆育种新途径提供理论基础及实践思路。

结项摘要

土地盐渍广泛制约着粮食生产,培育抗盐品种,协调耐逆与发育是作物育种的重要任务。项目负责人团队前期培育得小麦高产耐逆渐渗系SR3,并发现Tasro1是调控耐逆与发育的焦点基因,Tasro1可以调控ROS稳态促使SR3耐盐。然而,关于Tasro1如何调控发育尚不明确。本研究基于Tasro1促使叶片增大而ATP减少的现象,发现该效应可能与Tasro1互作蛋白TaSIN及其下游基因TaBCS1有关,由此聚焦研究Tasro1-TaSIN-TaBCS1调控ATP代谢和叶片生长的机制。本研究发现,TaSIN通过结合TaBCS1启动子激活后者转录,而Tasro1可以通过互作抑制TaSIN的转录激活效应;TaBCS1定位于线粒体,可能参与呼吸链复合物的调控;TaBCS1与线粒体蛋白TaLETM2直接互作,且两者对叶片生长和ATP代谢的影响相反;TaSIN-TaBCS1能够调控叶绿体淀粉粒代谢,且该通路调控下ATP代谢与淀粉积累正相关,暗示线粒体与叶绿体存在功能相关性;TaSIN-TaBCS1参与调控细胞周期,并影响叶细胞多倍体化;TaBCS1在小麦中存在诸多同源基因,功能具有冗余性。由此,本研究揭示了Tasro1-TaSIN-TaBCS1-TaLETM2通路在调控小麦叶片发育和能量代谢中的作用,阐述了Tasro1调控叶片发育的机制,为理解耐逆与发育的协同调控机制提供了参考;明确了TaBCS1调控下能量代谢与发育调控的相关性,阐述了TaSIN-TaBCS1通过能量代谢平衡及多倍体化影响叶片生长的具体机理,为作物育种提供了新思路;发现了TaBCS1与TaLETM2互作并影响线粒体功能,为进一步详细分析TaBCS1调控ATP代谢的具体机制奠定了基础。此外,本研究还发掘出关于线粒体与叶绿体的功能协调、小麦BCS1-like蛋白的功能分化等新问题,可以为后续研究提供有意义的指导。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Generation of a high-efficiency adenine base editor with TadA8e for developing wheat dinitroaniline-resistant germplasm
使用 TadA8e 生成高效腺嘌呤碱基编辑器,用于开发小麦二硝基苯胺抗性种质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    the Crop journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Han Huanan;Wu Ziwen;Zheng Ling;Han Jingyi;Zhang Yi;Li Jihu;Zhang Shujuan;Li Genying;Ma Changle;Wang Pingping
  • 通讯作者:
    Wang Pingping

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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

        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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