单子叶植物香雪兰花色苷合成相关调节基因功能验证及转录调控机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570295
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Anthocyanin synthesis is the most studied secondary metabolic pathway in plants. Althogh most of our knowledge about transcriptional regulation in plants has initially come from studies of the regulation of anthocyanin biosynthesis in the monocot maize. Since then, the regulation of this pathway has been extended to other species, particularly dicots. Furthermore, in a wider context, there is still relatively little known about the roles of the repressors in the regulation of anthocyanin synthesis, in particular with regard to how they network with the activator transcription factors. In our previous study, a transcription regulation model was proposed based on the correlation analysis between expression profiles of anthocyanin biosynthesis related genes and anthocyanin accumulation levels in Freesia hybrida, a kind of monocot. In this study, several approaches will be taken to further verify and dissect the transcription factor network concentrating on the following three aspects: 1) Identification and characterization of the anthocyanin biosynthesis related transcription factors. 2) Elucidation of the interplay between the transcription factors within MYB-bHLH-WD40 complex. 3) Dissection of the transcription model of MYB-bHLH-WD40 complex to control the structural genes responsible for the anthocyanin biosynthesis. The potential results will provide new insights into the molecular mechanism of anthocyanin biosynthesis, particularly for monocots. On the other hand, the regulatory genes acquired in the study will be used for flower color modification directly, which implies their application values in modern agriculture.
花色苷合成相关基因的转录调控是植物次生代谢研究中的热点和核心问题,尽管早期的研究主要来源于玉米,但是单子叶植物花色苷合成相关基因转录调控网络的解析很大程度上落后于双子叶植物,而且目前的转录调控研究以正向的转录激活子为主,只有极少数的转录抑制子被报道,它们的作用机制及与转录激活子的作用关系还需要进一步厘清。本项目拟以单子叶植物香雪兰为材料,在初步推测得到的花色苷合成相关基因转录调控模型的基础上,综合利用分子生物学、遗传学、生物化学和生物信息学技术从三个方面对调控模型进行验证和解析:(1)香雪兰花色苷合成相关转录因子功能验证;(2)MBW复合物转录因子之间蛋白互作和调控网络解析;(3)MBW转录起始复合物对结构基因的调控模式分析。相关研究一方面有利于丰富并补充植物花色苷合成转录调控模型,另一方面,所获得的花色苷合成相关转录因子基因还可以直接用于植物花色苷改良,具有重要的应用价值。

结项摘要

(1)按计划执行情况。.花色苷合成相关基因的转录调控是植物次生代谢研究中的热点和核心问题,尽管早期的研究主要来源于玉米,但是单子叶植物花色苷合成相关基因转录调控网络的解析很大程度上落后于双子叶植物,而且目前的转录调控研究以正向的转录激活子为主,只有极少数的转录抑制子被报道,它们的作用机制及与转录激活子的作用关系还需要进一步厘清。本项目以单子叶植物香雪兰为材料,在初步推测得到的花色苷合成相关基因转录调控模型的基础上,综合利用分子生物学、遗传学、生物化学和生物信息学技术从以下三个方面对调控模型进行了验证和解析:1)香雪兰花色苷合成相关转录因子功能验证;2)MBW复合物转录因子之间蛋白互作和调控网络解析;3)MBW复合物对结构基因的调控模式分析。研究计划顺利进行,并无较大改变。目前课题组发表SCI研究论文6篇,获得国家发明专利3项,部分研究结果处于投稿和整理阶段。综上所述,课题组完成了研究计划,取得了有价值的研究结果。.(2)研究目标完成情况。.项目申请时,拟确立了三个研究目标:(1)通过烟草过量表达和拟南芥过量表达或突变体表型补偿实验,揭示香雪兰 8 条花色苷合成相关转录因子的功能。(2)通过研究转录因子之间互作和相互调控作用,阐释香雪兰花色苷合成相关转录因子的转录调控网络。(3)通过寻找香雪兰中花色苷合成相关转录因子或转录起始复合物的直接靶基因,验证并建立香雪兰花色苷合成相关基因的转录调控模型。目前,三条目标均已完成。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Dihydroflavonol 4-Reductase Genes from Freesia hybrida Play Important and Partially Overlapping Roles in the Biosynthesis of Flavonoids.
小苍兰二氢黄酮醇 4-还原酶基因在类黄酮生物合成中发挥重要且部分重叠的作用
  • DOI:
    10.3389/fpls.2017.00428
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li Y;Liu X;Cai X;Shan X;Gao R;Yang S;Han T;Wang S;Wang L;Gao X
  • 通讯作者:
    Gao X
The R2R3-MYB Factor FhMYB5 From Freesia hybrida Contributes to the Regulation of Anthocyanin and Proanthocyanidin in Biosynthesis
小苍兰中的 R2R3-MYB 因子 FhMYB5 有助于调节花青素和原花青素的生物合成
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.01935
  • 发表时间:
    2019-01-07
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li, Yueqing;Shan, Xiaotong;Gao, Xiang
  • 通讯作者:
    Gao, Xiang
Identification and Characterization of Terpene Synthase Genes Accounting for the Volatile Terpene Emissions in Flowers of Freesia hybrida
小苍兰花中挥发性萜烯排放的萜烯合酶基因的鉴定和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Gao F.;Liu B.;Li M.;Gao X.;Fang Q.;Liu C.;Ding H.;Wang L.;Gao X.
  • 通讯作者:
    Gao X.
Efficient isolation of protoplasts from freesia callus and its application in transient expression assays
小苍兰愈伤组织原生质体的高效分离及其在瞬时表达测定中的应用
  • DOI:
    10.1007/s11240-019-01649-9
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Shan, Xiaotong;Li, Yueqing;Wang, Li
  • 通讯作者:
    Wang, Li
A functional homologue of Arabidopsis TTG1 from Freesia interacts with bHLH proteins to regulate anthocyanin and proanthocyanidin biosynthesis in both Freesia hybrida and Arabidopsis thaliana
小苍兰拟南芥 TTG1 的功能同源物与 bHLH 蛋白相互作用,调节小苍兰和拟南芥中花青素和原花青素的生物合成
  • DOI:
    10.1016/j.plaphy.2019.05.015
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Physiology and Biochemistry
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Shan Xiaotong;Li Yueqing;Yang Song;Gao Ruifang;Zhou Liudi;Bao Tingting;Han Taotao;Wang Shucai;Gao Xiang;Wang Li
  • 通讯作者:
    Wang Li

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  • 通讯作者:
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其他文献

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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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