簇毛麦HvCMPG互作蛋白基因HvFP3在小麦抗白粉病中的功能及作用机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31471490
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    100.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The broad spectrum powdery mildew resistance gene Pm21 from Haynaldia villosa, has been proven to be one of the most important gene resources in wheat improvement for durable resistance. The Pm21-Blumeria graminis f.sp. tritici also privides a study system for elucidating the molecular mechanisms underlying different levels of plant innate immunity system, such as Non-host resistance, Pattern-triggered Innate Immunity and Effector-triggered Innate Immunity. Supported by the previous NSFC grants, we initiated the projects for cloning the Pm21 candidates and elucidating the mechanism of Pm21-mediated powdery mildew resistance. An E3-ligase gene participating the ubiquitination degradation pathway, HvCMPG, was cloned from H.villosa and proven playing important roles in improving broad spectrum powdery mildew resistance.A Yeast Two Hybrid cDNA library of H. villosa was constructed and used to screen the interaction protein of HvCMPG, and an HvFP3 gene encoding farnesylation protein with heavey-metal association domain was identified and cloned from H. villosa.In the proposed research, the function of HvFP3 in powdery mildew resistance will be analyzed by over-expression via transformation and gene silencing using VIGS,etc. The potential value of the HvFP3 in improvement for powdery mildew resistance will be evaluated; The mechanism of HvFP3 and HvCMPG interaction and the relationship of the interaction with powdery mildew resistance will be clarified by point mutation, in vitro ubiquitination assay and Pulldown techniques, etc; The relationship of the gene structure, evolution and function will be studied by cloning of the HvFP3 homologs from different species; The regulation of heavy metal association and distribution and their roles in powdery mildew resistance will be elucidated.The outcomes of the research will not only facilitate our prehensive understanding of plant innate immunity, but also provide new gene resource for crop improvement aiming disease resistance.
来自簇毛麦的抗白粉病基因Pm21抗谱广、抗性强,是提高白粉病持久抗性的重要抗源,也是解析植物广谱抗性分子机制的重要系统。为解析其抗性机制,前期研究中克隆了一个簇毛麦E3连接酶基因HvCMPG,证明其过量表达可提高广谱白粉病抗性;通过构建和筛选酵母双杂交文库,克隆了与HvCMPG互作的法尼化蛋白基因HvFP3。本项目在此基础上,利用转基因等研究HvFP3的功能及其参与的信号通路,评价其在抗白粉病基因工程中的价值;利用点突变、泛素化分析等研究HvFP3和HvCMPG的互作机制,探明其互作在Pm21介导的抗白粉病中的功能;利用同源克隆、重金属结合分析等研究Hv-FP3的结构、进化与功能的关系,探明其在调控重金属离子分布中的作用及与抗白粉病的联系。通过研究,丰富植物抗病免疫分子机制理论,并为抗病育种提供新的基因资源。

结项摘要

小麦近缘属簇毛麦广谱、高抗小麦白粉病,是提高小麦白粉病持久抗性的重要抗源,也是解析植物广谱抗性分子机制的重要系统。在前期研究中克隆了一个广谱抗小麦白粉病的E3连接酶基因CMPG1-V,为了进一步解析其抗病机理,构建和筛选酵母双杂交文库,筛选并克隆了与CMPG1-V互作的法尼化蛋白基因HIPP1-V。本项目在此基础上,利用转基因等验证HIPP1-V的功能,解析其介导的抗病信号通路,评价其在抗白粉病基因工程中的价值;利用点突变、泛素化分析等研究HIPP1-V和CMPG1-V的互作机制;利用同源克隆、重金属结合分析等研究HIPP1-V的结构、进化与功能的关系,探明其在调控重金属离子分布中的作用及与抗白粉病的联系。结果表明,HIPP1-V具有抗小麦白粉病功能,与活性氧和水杨酸信号通路有关,获得稳定的过量表达HIPP1-V的小麦转基因材料,评价了该基因在抗白粉病基因工程育种中的应用价值,为抗病育种提供新的基因资源;明确了法尼化修饰即影响HIPP1-V的膜系统定位,也影响其与其它蛋白如CMPG1-V或自身的互作;明确了HIPP1-V和CMPG1-V之间的互作机制,HIPP1-V可被CMPG1-V体外泛素化但不被降解,探明了二者互作共同介导的广谱白粉病抗性的关系;明确了HIPP1-V的结构、进化与功能之间的关系,阐明了其在小麦重金属耐受性方面的功能,丰富了小麦抗病免疫分子机制理论,为抗病育种提供新的基因资源。

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(4)
A disulphide isomerase gene (PDI-V) from Haynaldia villosa contributes to powdery mildew resistance in common wheat.
Haynaldia villosa 的二硫键异构酶基因 (PDI-V) 有助于普通小麦的白粉病抗性
  • DOI:
    10.1038/srep24227
  • 发表时间:
    2016-04-13
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Faheem M;Li Y;Arshad M;Jiangyue C;Jia Z;Wang Z;Xiao J;Wang H;Cao A;Xing L;Yu F;Zhang R;Xie Q;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X
E3 ubiquitin ligase gene CMPG1-V from Haynaldia villosa L. contributes to powdery mildew resistance in common wheat (Triticum aestivum L.)
Haynaldia villosa L. 的 E3 泛素连接酶基因 CMPG1-V 有助于普通小麦 (Triticum aestivum L.) 的白粉病抗性
  • DOI:
    10.1111/tpj.12966
  • 发表时间:
    2015-10-01
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Zhu, Yanfei;Li, Yingbo;Wang, Xiue
  • 通讯作者:
    Wang, Xiue
Cloning and functional assessment of the protein disulfide isomerase (PDI-V) gene and its promoter sequences from Haynaldia villosa
绒毛蛋白二硫键异构酶(PDI-V)基因及其启动子序列的克隆和功能评估
  • DOI:
    10.3906/bot-1701-34
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Turkish Journal of Botany
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Faheem Muhammad;Arshad Muhammad;Xiao Jin;Wang Haiyan;Wang Xiue;Li Yingbo;Wang XE
  • 通讯作者:
    Wang XE
LecRK-V, an L-type lectin receptor kinase in Haynaldia villosa, plays positive role in resistance to wheat powdery mildew.
LecRK-V是Haynaldia villosa中的L型凝集素受体激酶,在抗小麦白粉病中发挥积极作用
  • DOI:
    10.1111/pbi.12748
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Plant biotechnology journal
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Wang Z;Cheng J;Fan A;Zhao J;Yu Z;Li Y;Zhang H;Xiao J;Muhammad F;Wang H;Cao A;Xing L;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X
Identification and Characterization of the EXO70 Gene Family in Polyploid Wheat and Related Species
多倍体小麦及相关物种中 EXO70 基因家族的鉴定和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Int.J.Mol.Sci
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jia Zhao;Xu Zhang;Wentao Wan;Heng Zhang;Jia Liu;Mengli Li;Haiyan Wang;Jin Xiao;Xiue Wang
  • 通讯作者:
    Xiue Wang

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其他文献

小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位染色体对小麦农艺性状的影响
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    王秀娥
小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位染色体在不同背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 作者:
    袁春霞;张守忠;肖进;王秀娥
  • 通讯作者:
    王秀娥
藜科6种耐盐植物遗传多样性的EST-SSR分析
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    植物遗传资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐照龙;易金鑫;余桂红;张大勇;何晓兰;王秀娥;马鸿翔;XU Zhao-long1,2,YI Jin-xin2,YU Gui-hong2,ZHANG Da-;2Institute of Agri-Biotechnology,Jiangsu Academy o
  • 通讯作者:
    2Institute of Agri-Biotechnology,Jiangsu Academy o

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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