草莓FaWRKY44和FaWRKY46调控花青素苷代谢的机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872083
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1503.果树生长发育
  • 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

Strawberry is abundant of anthocyanin, which is a final product of flavonoid biosynthesis branch. The anthocyanin metabolism is regulated by MYB-bHLH-WD ternary complex, which has been extensively well characterized. However, the roles of other transcription factors on regulating anthocyanin pathway have not been well studied yet, especially in strawberry. Recently, a few researches have suggested that WRKYs transcription factors could participate in regulating of anthocyanin pathway, while the mechanisms are not clear and need to be further investigated. Based on previous transcriptome analysis, virus-induced gene silencing and agrobacterium-based transient overexpression experiments, we found two new WRKYs transcription factors FaWRKY44 and FaWRKY46, which could positively influence anthocyanin levels, as well as the expression of key genes for anthocyanin biosynthesis in strawberry fruits, indicating they are involved in anthocyanin regulation. However, more details about how FaWRKY44 and FaWRKY46 affect anthocyanin content need to be deeply explored. Therefore, in order to investigate the roles of FaWRKY44 and FaWRKY46 in regulating anthocyanin, we intend to build WRKY44 and WRKY46 knocked-down and overexpressed strawberry mutants by using CRISPR/Cas9 and overexpression methods, and further validate by overexpression in arabidopsis wrkys mutants. What's more, yeast one- and two- hybrid, bimolecular fluorescence complementation (BiFC) and chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay will be employed to identify the upstream regulatory genes, interact proteins and target genes of WRKY44 and WRKY46. All these efforts are done for unraveling the regulatory mechanism and constructing the anthocyanin regulatory network. The results from this project would provide novel knowledge of anthocyanin regulation in strawberry, and might improve the existing regulatory network of anthocyanin.
花青素苷是类黄酮代谢途径中一个重要分支的终产物,其代谢受MYB-bHLH-WD40三元复合体调控并已有广泛研究。近来有研究表明,WRKYs转录因子也参与了花青素苷的调控,但不同的WRKYs行使着不同的功能。申请人通过转录组分析、瞬时沉默与过表达等实验发现了两个新的WRKYs—FaWRKY44和FaWRKY46,且能调控草莓果实中花青素苷的含量以及花青素苷代谢关键基因的表达量,但其调控机理尚不明确。本项目拟采用CRISPR/Cas9和过表达技术构建草莓WRKY44和WRKY46敲除与过表达植株,结合在拟南芥突变体中过表达验证其功能,并通过酵母单/双杂交、BiFC和ChIP等技术,对草莓WRKY44和WRKY46调控花青素苷代谢的靶基因、互作蛋白及其上游调控基因进行筛选鉴定,以探明FaWRKY44和FaWRKY46对草莓果实花青素苷代谢的调控机理,籍以丰富对花青素苷途径调控网络的认知。

结项摘要

花青素苷是草莓果实品质的重要组成部分,其代谢的调控机理一直是草莓研究中的重点和热点。本项目研究发现,除MYB-bHLH-WD40三元复合体(MBW)外,WRKY转录因子FaWRKY44和FaWRKY46也参与了草莓果实中花青素苷的代谢调控。亚细胞定位分析发现,FaWRKY44和FaWRKY46均定位在细胞核中。qRT-PCR定量分析显示,FaWRKY44在草莓花和功能叶中表达量较高,而FaWRKY46在草莓各个组织中均高表达。此外,FaWRKY44和FaWRKY46均受低温和红/蓝光诱导。在活体草莓果实中,抑制FaWRKY44和FaWRKY46的表达均导致草莓果实花青素苷积累的下降;过表达FaWRKY46提高了草莓果实花青素苷的含量,而过表达FaWRKY44对草莓果实花青素苷的积累无明显的促进作用。qRT-PCR和转录组分析显示,FaWRKY44和FaWRKY46不是直接影响草莓果实花青素苷合成通路相关基因和FaMYB10的表达,而是通过影响Oxidative phosphorylation代谢通路间接调控草莓果实中花青素苷的积累。FaWRKY44和FaWRKY46均与MBW中的EGL3存在蛋白互作;FaWRKY44与TTG1、FaWRKY46与LWD1也存在互作;FaWRKY44和FaWRKY46与‘MBW’复合体的互作增强了草莓花青素苷的储存和运输。FaBT2与FaWRKY46通过蛋白互作后诱导了FaWRKY46蛋白的降解。FaWRKY44和FaWRKY46基因的转录水平不受上游信号传导通路中PP2C、NCED1、MAPK3、MAPK4-2、MAPK16、MAPK17、NCED1、SnRK2.2和SnRK2.6的影响。此外,采用DAP-seq结合ChiP技术还挖掘到了83个FaWRKY46的靶基因。本项目的研究结果部分已在《Plant Biotech. J.》、《Int. J. Mol. Sci.》和《园艺学报》等发表,这些结果不仅丰富了对草莓WRKY家族和类黄酮代谢调控网络的认知,而且也为WRKY基因的利用提供了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Proanthocyanidins Delay Fruit Coloring and Softening by Repressing Related Gene Expression during Strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) Ripening.
原花青素通过抑制草莓(Fragaria à ananassa Duch.)成熟过程中的相关基因表达来延迟果实着色和软化
  • DOI:
    10.3390/ijms24043139
  • 发表时间:
    2023-02-05
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Lin, Yuanxiu;Wang, Chunyan;Cao, Shuaipeng;Sun, Ziqing;Zhang, Yunting;Li, Mengyao;He, Wen;Wang, Yan;Chen, Qing;Zhang, Yong;Wang, Xiaorong;Luo, Ya;Tang, Haoru
  • 通讯作者:
    Tang, Haoru
AmiRNAi Silencing of FaCRY2 Delayed the Growth of Cultivated Strawberry
AmiRNAi 沉默 FaCRY2 延迟栽培草莓的生长
  • DOI:
    10.1016/j.scienta.2022.111401
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Scientia Horticulturae
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Yuyun Ye;Leiyu Jiang;Ruiling Li;Yunting Zhang;Pinwen Chen;Wenchao Pu;Hao Li;Yuntian Ye;Maolan Yue;Yongqiang Liu;Yuanxiu Lin;Yong Zhang;Ya Luo;Mengyao Li;Xiaorong Wang;Haoru Tang;Qing Chen
  • 通讯作者:
    Qing Chen
Importance of FaWRKY71 in Strawberry (Fragaria × ananassa) Fruit Ripening.
FaWRKY71 在草莓(Fragaria à ananassa)果实成熟中的重要性
  • DOI:
    10.3390/ijms232012483
  • 发表时间:
    2022-10-18
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
B-Box Transcription Factor FaBBX22 Promotes Light-Induced Anthocyanin Accumulation in Strawberry (Fragaria × ananassa).
B-Box 转录因子 FaBBX22 促进草莓(Fragaria à ananassa)中光诱导花青素的积累
  • DOI:
    10.3390/ijms23147757
  • 发表时间:
    2022-07-14
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liu, Yongqiang;Ye, Yuntian;Wang, Yiping;Jiang, Leiyu;Yue, Maolan;Tang, Li;Jin, Mingsongxue;Zhang, Yunting;Lin, Yuanxiu;Tang, Haoru
  • 通讯作者:
    Tang, Haoru
Stable Reference Gene Selection for qRT-PCR Normalization in Strawberry (Fragaria × ananassa) Leaves under Different Stress and Light-Quality Conditions
不同胁迫和光质量条件下草莓(Fragaria à ananassa)叶 qRT-PCR 标准化的稳定参考基因选择
  • DOI:
    10.3390/horticulturae7110452
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Horticulturae
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yuntian Ye;Lu Yang;Guangyi Wang;Yongqiang Liu;Yunting Zhang;Haoru Tang
  • 通讯作者:
    Haoru Tang

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其他文献

黑莓RuMYB10基因的克隆和表达
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    果树学报
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  • 作者:
    陈清;余昊唯;汤浩茹;王小蓉;刘泽静
  • 通讯作者:
    刘泽静
树莓部分野生种及栽培品种花粉亚显微形态的比较
  • DOI:
    --
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    --
  • 期刊:
    园艺学报
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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芥蓝八氢番茄红素脱氢酶基因BaPDS1的克隆及原核表达
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙勃
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    --
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    2015
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    王小蓉
15个引进树莓品种的核型
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    唐海东;邓群仙;钟必凤;汤浩茹;王小蓉;夏武峰;付华清
  • 通讯作者:
    付华清

其他文献

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汤浩茹的其他基金

西南地区树莓植物遗传多样性研究与特异资源的筛选
  • 批准号:
    30671454
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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