水稻减数分裂同源重组起始因子MRIF1的功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900391
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Homologous recombination is a key event of meiosis. It helps connect homologous chromosomes to promote their accurate segregation and shuffles alleles between homologous chromosomes to increase genetic variability. Meiotic recombination is initiated by the generation of DNA double-strand breaks (DSBs), catalyzed by topoisomerase VI. In this study, we screened the interaction protein MRIF1 of OsMTOPVIB by yeast two-hybrid assays. The mrif1 mutant was obtained by CRISPR-Cas9 technique. Its vegetative growth was normal, but it showed complete sterility after flowering. Homologous pairing was aborted, which was consistent with the mutants that are in defective in DSB formation. Moreover, there is no signal of γH2AX (DSB indicator protein) in the mutant, which indicates that MRIF1 may be involved in the initiation of homologous recombination. The cytological analysis of the double mutant of mrif1 with other meiotic mutants was carried out. The localization pattern of MRIF1 protein on meiotic chromosome was analyzed. The localization of other meiotic proteins were detected in mrif1 mutant. The biochemical activity of OsMTOPVIB-MRIF1 was detected by means of gel electrophoresis migration test and topoisomerase activity assay, to clarify the specific functions of MRIF1 in homologous recombination. Thereafter, other MRIF1 interacting proteins were screened by yeast two-hybrid assays and protein immunoprecipitation, which provided important theoretical support for elucidating the molecular regulatory network of rice homologous recombination, and laid a theoretical foundation for the application of homologous recombinant genes in rice breeding.
同源染色体重组是减数分裂的关键事件,其确保染色体的准确分离并且促进遗传多样性发生。本研究中,我们借助酵母双杂交实验,筛得同源重组起始关键因子OsMTOPVIB的互作蛋白MRIF1。通过CRISPR-Cas9技术,获得mrif1突变体,突变体完全不育,同源染色体不配对,且花粉母细胞中无DSB指示蛋白 γH2AX 的信号,说明MRIF1可能参与DSB形成。通过对MRIF1与其它减数分裂基因配制的双突变体进行表型分析,观察MRIF1蛋白在染色体上的定位模式,检测mrif1中其它减数分裂蛋白的定位情况,借助凝胶电泳迁移实验和拓扑异构酶活性检测技术检测OsMTOPVIB-MRIF1复合体的生物化学活性,来阐明MRIF1在减数分裂重组过程中的具体功能。此外,借助酵母双杂交和蛋白质免疫沉淀等手段筛选MRIF1的其它互作蛋白,最终为阐明水稻同源重组起始的分子调控网络提供依据,进而为同源重组基因在水稻育种中的应用奠定理论基础。

结项摘要

同源染色体重组是减数分裂的关键事件,同源重组起始于DSB的产生。减数分裂DSB形成过程中一个关键酶是Spo11。Spo11是II型拓扑异构酶VI家族的成员,是古细菌TopVIA的同源蛋白。古细菌中DSB是由II型拓扑异构酶TopVIA和TopVIB所形成的异源四聚体介导完成,拟南芥和小鼠中报道了TopVIB的同源蛋白MTOPVIB和TOPOVIBL通过和SPO11互作参与DSB形成。我们证明了水稻OsMTOPVIB是TopVIB的同源蛋白,其参与DSB形成。鉴于TopVIA和TopVIB在DSB形成中的重要地位。借助酵母双杂交实验,筛得OsMTOPVIB的互作蛋白MRIF1 (Meiotic Recombination Initiation Factor 1)。对候选基因MRIF1进行功能验证;通过对突变体和双突变体的细胞学表型分析,以及免疫荧光实验明确目标基因MRIF1参与DSB产生;对MRIF1的细胞学定位及互作蛋白进行定位探究,解析水稻减数分裂同源重组起始机理和可能的分子调控网络。研究结果显示mrif1突变体完全不育,同源染色体不配对,且花粉母细胞中无DSB指示蛋白γH2AX 的信号,并且MRIF1的突变可以抑制重组缺陷突变体Osrad51c的染色体修复缺陷问题,此外,MRIF1和OsMTOPVIB共定位于染色体线圈上,说明二者在DSB形成中起到重要作用。. 本研究为阐明水稻同源重组起始的分子调控网络提供依据,为解析同源重组过程,调控重组率提供必要的理论支撑。进而为同源重组基因在水稻育种中的应用奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Regulation of Shoot Apical Meristem and Axillary Meristem Development in Plants
植物茎尖分生组织和腋生分生组织发育的调控
  • DOI:
    10.3390/ijms21082917
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Xue, Zhihui;Liu, Liya;Zhang, Cui
  • 通讯作者:
    Zhang, Cui
植物小RNA荧光原位杂交实验方法
  • DOI:
    10.11983/cbb21057
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡滨滨;薛治慧;张翠
  • 通讯作者:
    张翠

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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

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          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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