“特特普”基因组中抗稻瘟病基因的系统调查

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571267
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0606.群体遗传与数量遗传
  • 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

Current research indicates that plant resistance can recognize pathogen effectors and then induce the resistance. Now the question raised is that how to explain the resistance of the varieties by using the knowledge of molecular resistance mechanism. To address this question, it is essential to know whether the resistance of a cultivar is determined by several major resistance genes or by a combination of many genes resistant to different pathogen isolates. Here, we design a study to detect the rice blast resistance genes in a series of cultivars bred from the same resistance resource, Tetep. Tetep is a highly resistant cultivar which has been widely used as the resource in rice resistance breeding and from which many resistance cultivars have been bred. Therefore, we could detect how many and what kind of resistant genes are derived from Tetep in its offspring. By sequencing Tetep and its resistant offspring, we can identify the chromosome segments in the offspring which come from Tetep and detect the numbers and types of resistance genes in these segments. Then we can clone, transfer and screen these genes to identify their resistance and test the questions raised above. As results, we could obtain several major resistance genes and the combinations of resistant genes, which are potential to be applied in rice breeding. Such genes or combinations in its resistant descendants could be the key factors to understand the underlying mechanism of the resistant cultivars and the guidelines to use these gene in production.
植物的抗病基因可识别病菌的特定诱导物,进而引起植株的抗病性。这种机制在基因层面已经很清楚,但怎样用它们来解释品种的抗病性尚待研究。决定品种抗性究竟是几个主效的抗病基因,还是许多个抗不同病菌小种基因的组合?这种田间抗病机制,可以通过找出育种上来自同一抗源的系列品种的抗病基因来检验。比如水稻 “特特普”是一个高抗稻瘟病的抗源,用它育成了许多高抗品种。本项目就是利用这些遗传材料,从中找到特特普在杂交育种过程中转移到抗病后代中的抗病基因。通过对特特普及其抗病后代的基因组测序,找出抗病后代中来自特特普的染色体区段,评估这些区段中的抗病基因数量和种类,进而抽样鉴定这些基因的抗病性,最终从基因层面检验抗源品种遗传给抗病后代的、在生产上可以应用的抗病基因及其组合。抗病后代共有的抗病基因或组合,可能就是决定品种抗性的关键,也是生产上直接应用抗病基因的理论基础,更是理解品种田间抗性形成的重要科学依据。

结项摘要

稻瘟病是水稻主要的病害之一,对其安全生产够成重要的威胁,而防治稻瘟病最经济有效的手段是利用水稻自身的抗性基因。目前,虽然已经有不少抗稻瘟病基因被鉴定与克隆,但相比于提供抗病基因的亲本品系而言,这些基因存在抗谱窄、抗性持续时间短的缺点,很难直接应用于生产实际,究其根本原因在于,我们对植物自身广谱高抗的内在机制缺乏了解。本项目以广谱高抗的水稻品种特特普及其抗病后代为研究材料,通过二代测序,基因组重组装,系谱追踪,功能验证等方法深入探讨特特普具有持久、广谱抗性的抗性机制。本项目完整拼装了特特普的基因组并对其抗病基因组(NLR)进行了进化分析,通过高通量克隆的方法,成功克隆并完成了219个NLR基因的功能验证,实验结果表明41%的NLR基因对特特普的抗性具有贡献,且存在抗性冗余的现象,但广谱高抗的基因数目不多,未发现能抗所有稻瘟病菌株的NLR基因位点。对特特普抗性育种系谱的基因普查与追踪发现,多基因对整体抗性具有贡献。由此说明,抗性基因的功能冗余、多抗性基因的参与与互作是特特普具有广谱持久抗性的主要原因。本项目利用田间抗性材料及其育成抗性品系为材料,从全新的角度探讨了植物持久抗性的特点与机制,为作物精准抗性育种提供了可行的范例与方向。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genomic variations and distinct evolutionary rate of rare alleles in Arabidopsis thaliana.
拟南芥稀有等位基因的基因组变异和独特进化速率
  • DOI:
    10.1186/s12862-016-0590-7
  • 发表时间:
    2016-01-27
  • 期刊:
    BMC evolutionary biology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Memon S;Jia X;Gu L;Zhang X
  • 通讯作者:
    Zhang X
Mutation rate analysis via parent-progeny sequencing of the perennial peach. I. A low rate in woody perennials and a higher mutagenicity in hybrids.
通过多年生桃子的亲子测序进行突变率分析。
  • DOI:
    10.1098/rspb.2016.1016
  • 发表时间:
    2016-10-26
  • 期刊:
    Proceedings. Biological sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xie Z;Wang L;Wang L;Wang Z;Lu Z;Tian D;Yang S;Hurst LD
  • 通讯作者:
    Hurst LD
Identifying a large number of high-yield genes in rice by pedigree analysis, whole-genome sequencing, and CRISPR-Cas9 gene knockout
通过谱系分析、全基因组测序、CRISPR-Cas9基因敲除鉴定出水稻大量高产基因
  • DOI:
    10.1073/pnas.1806110115
  • 发表时间:
    2018-08-07
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Huang, Ju;Li, Jing;Tian, Dacheng
  • 通讯作者:
    Tian, Dacheng
Dissimilar Manifestation of Heterosis in Superhybrid Rice at Early-Tillering Stage under Nutrient-Deficient and Nutrient-Sufficient Condition
营养不足与充足条件下超级杂交水稻分蘖前期杂种优势的不同表现
  • DOI:
    10.1104/pp.16.00579
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Gu Longjiang;Wu Ying;Jiang Mengmeng;Si Weina;Zhang Xiaohui;Tian Dacheng;Yang Sihai
  • 通讯作者:
    Yang Sihai
Insertions/Deletions-Associated Nucleotide Polymorphism in Arabidopsis thaliana.
拟南芥插入/缺失相关核苷酸多态性
  • DOI:
    10.3389/fpls.2016.01792
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Guo C;Du J;Wang L;Yang S;Mauricio R;Tian D;Gu T
  • 通讯作者:
    Gu T

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其他文献

水稻基因组中抗病基因正选择方式及基因转换的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    季军;田大成;杨四海
  • 通讯作者:
    杨四海
足细胞特异性因子nephrin及肿瘤蛋白-1在肾小球硬化过程中表达变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中华老年多器官疾病杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    保莉;田大成;郑亚莉
  • 通讯作者:
    郑亚莉

其他文献

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田大成的其他基金

植物突变相关基因的鉴定及其主要基因间互作的研究
  • 批准号:
    31970517
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
植物器官间及器官内细胞群突变模式的研究
  • 批准号:
    91731308
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  • 批准号:
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    350.0 万元
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    重大研究计划
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    31071062
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    35.0 万元
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DNA插入/缺失对遗传变异的影响及其发生机制的研究
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  • 项目类别:
    重点项目
水稻抗病基因组间遗传差异的产生及变异规律的研究
  • 批准号:
    30570987
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    2005
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    面上项目
非对称基因组中特殊遗传重组规律的研究
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    30470924
  • 批准年份:
    2004
  • 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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  • 批准号:
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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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