条锈菌几丁质脱乙酰基酶基因的沉默与提高小麦抗性的关系研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31401730
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1401.植物病理学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Wheat stipe rust is a widespread disease in China and causes huge yield losses in wheat production. Currently, the situation of controlling rust epidemics is very urgent in China. Breeding of resistant wheat cultivars carrying genes conferring resistace to wheat stripe rust is an effective strategy to relieve rust damage and ensure the food security. However, it is not an efficient solution to combat rust epidemics due to several limitation. For example, those major resistance genes could be easily defeated by new races of rust due to the rapid evolution of its pathogenicity. Pyramiding several minor resistance genes or QTLs in one cultivar helps to broaden plant resistance spectrum and realize durable resistance, however, currently gene pyramiding could not be performed with enough efficiency because only few functional markers are avilable. Therefore, developing novel strategies is of great importance for wheat breeding and the rust control. Chitin deacetylase is an enzyme that catalyzes the hydrolysis of acetamido groups of N-acetylglucosamine in chitin, promoting the conversion to chitosan. This conversion affects not only the important structues, such as hyphae and haustorium of the fungi, but also the interactions between the fungi and the host plants. In this study, we have annotated the CDA genes in the rust genomes. Studies of gene transcription revealed different expression patterns of the CDA genes, and sequence alignments showed that the CDA gene memebers shared very low similarity. These results suggest different CDA genes probably have distinct functions or mechanisms in wheat-rust interaction. We have constructed RNAi vectors for several CDA genes and obtained transgenic plants of common wheat. Based on these works, we will further innoculate the transgenic wheat with stripe rust isolate, and evaluate the efficiency of gene silencing for CDA genes via the Host Induced Gene Silencing (HIGS), and study the correlation between silencing of CDA genes and the improvement of wheat stripe rust resistance. The results will contribute to understanding the function of CDA genes in the wheat-rust interaction and to developing new strategies for stripe rust resistance.
小麦条锈病在我国普遍发生,严重威胁小麦安全,防治形势十分严峻。利用抗病基因培育抗病品种,是防治条锈病的有效措施。然而,主效抗性基因很容易被快速变异的条锈菌生理小种所攻克;而微效的慢条锈菌基因,由于目前缺乏功能标记又难以实现分子聚合。探索新的防治策略及育种方法,对小麦生产意义重大。真菌几丁质脱乙酰基酶(CDA)在侵染过程中,催化几丁质转变为壳聚糖,不但影响菌丝、吸器等重要结构的发育,而且影响条锈菌与寄主的互作。本研究对小麦条锈菌的CDA基因进行了注释,序列差异及表达模式不同表明它们可能存在不同的功能或作用方式。已利用部分基因构建了RNAi载体并获得了转基因小麦。在此基础上,将对转基因后代进行接种处理,研究寄主诱导的转基因沉默(HIGS)对CDA基因的沉默效率,及其对提高小麦抗条锈病能力的影响。研究结果对于理解CDA基因在小麦-条锈菌互作中的作用及探索小麦条锈病防治新策略具有重要指导意义。

结项摘要

小麦条锈病是威胁小麦生产的重要病害,深入研究条锈菌侵染致病关键基因以及深入理解小麦-条锈菌互作机理,对于探索小麦条锈病防治策略、指导小麦抗病育种具有重要意义。本课题围绕小麦条锈菌生长发育及接触寄主的重要结构—细胞壁,针对细胞壁合成相关基因几丁质脱乙酰基酶(CDA),从基因注释、基因表达、转基因功能验证等方面开展了研究。共鉴定20个CDA基因家族成员,可归为3个分支,其中一个分支内(11个基因)存在多个基因重复。各CDA基因的表达模式类似,均在侵染后上调表达至1-2天后达到峰值,随后下调至最低点并在侵染后期再次上调表达。利用8个CDA基因构建了RNAi沉默表达载体,并获得了普通小麦的稳定转基因后代。接种小麦条锈菌后,转基因小麦叶片中条锈菌靶标基因的相对表达量显著降低,表型鉴定为高抗小麦条锈病,而且T2、T3世代表型稳定,均表现高抗条锈病。研究结果不但表明了寄主诱导的转基因沉默可有效应用于小麦-条锈菌互作研究,而且表明条锈菌细胞壁合成基因在条锈菌侵染致病过程中发挥重要作用。研究结果将有助于促进条锈菌关键基因的功能验证及小麦-条锈菌互作机制的深入研究。

项目成果

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专利数量(3)

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其他文献

中介体亚基MED25调控植物激素信号转导的研究进展
  • DOI:
    10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0487
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    窦悦;刘美彤;卢安娜;吴佳洁;王群青;胥倩
  • 通讯作者:
    胥倩
大麦TILLING 体系在抗病基因研究中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    山东农业大学学报( 自然科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    齐新丽;胡鑫;吕波;吴佳洁;付道林
  • 通讯作者:
    付道林

其他文献

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吴佳洁的其他基金

小麦抗条锈病新型结构基因NAM-ZnF-BED的抗病机制解析及新基因挖掘
  • 批准号:
    32372102
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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