水稻再生体系突变产生规律的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900203
  • 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:
    C0202.植物系统发生与进化
  • 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

Plant tissue culture is an important way for rapid propagation, and is also a potent means to study plant genetics and molecular biology. Recent researchers have found that much more mutations could be introduced in the process of the tissue culture. However, no systematic research has been performed on this phenomenon. In our study, we constructed a rice tissue culture system and surveyed the mutations and methylation on callus, regenerated plants and their progeny at different stages. For the first time, the mitotic mutation rate during tissue culture was assessed by whole-genome sequencing. The mutation spectrum and distribution l of regenerated plants were compared with spontaneous mutations, in order to find the relationship among the number of mitotic divisions, the length of cell culture time, the dynamic change of methylation and the mutations. Figuring out these issues will lay the foundation for studying the molecular mechanisms of plant self-regulation on mutations.
植物组织培养是植株快速繁殖的重要途径,也是植物遗传、分子生物学研究中的重要技术手段。最近的研究发现,利用组织培养技术得到的再生植株存在较高的突变,但对其缺乏系统的研究。本研究拟利用水稻组织培养体系,对不同阶段的愈伤、再生植株以及其后代进行一系列的突变和甲基化追踪。利用全基因组测序的手段,精密评估组织培养过程中有丝分裂突变率,对再生植株的突变频谱及其分布规律与自发突变进行比较,系统探讨有丝分裂次数、细胞培养的时间长短和甲基化水平的动态变化与突变的关系。对这些科学问题的探讨,将会为解析植物调控自身突变分子机制的研究奠定基础。

结项摘要

为研究水稻组织培养过程中有丝分裂突变率和再生植株突变规律,本项目构建了水稻组织培养再生植株体系,并对其愈伤、再生植株及后代进行了全基因组测序和分析,对检测到的突变进行追踪和比较。结果表明,NIPB系列再生植株平均单核苷酸变异(SNV)为331.8,是亲本体细胞突变的44倍,说明组织培养过程会造成大量突变积累。通过突变追踪,估算水稻愈伤组织继代培养期间有丝分裂突变率约为1.1~4.0X10-8,分化培养阶段有丝分裂突变率约为0.3~10.1 X10-8。再生植株突变分布规律与突变频谱分析发现,突变主要发生在基因组非编码区域,编码区突变多为非同义突变;突变碱基存在明显偏好性,与亲本体细胞突变相比,C>T突变仍占主导,但C>A突变频率升高。与再生植株突变频谱不同,愈伤组织突变存在极强的C>A偏好,说明愈伤组织中大量突变被丢失。等位基因突变频率(VAF)分析显示再生植株在分化出苗过程中经历了单细胞瓶颈,其突变能够被后代稳定继承(>93%),且不影响后代体细胞突变率。水稻再生体系突变规律的研究,为进一步解析组织培养期间突变的分子机制奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
In rice splice variants that restore the reading frame after frameshifting indel introduction are common, often induced by the indels and sometimes lead to organism-level rescue.
在水稻中,移码插入缺失后恢复阅读框的剪接变体很常见,通常由插入缺失诱导,有时会导致生物体水平的拯救
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1010071
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    PLoS genetics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Jia Y;Qin C;Traw MB;Chen X;He Y;Kai J;Yang S;Wang L;Hurst LD
  • 通讯作者:
    Hurst LD
Somatic Mutation Analysis in Salix suchowensis Reveals Early-Segregated Cell Lineages.
Salix Suchowensis 的体细胞突变分析揭示了早期分离的细胞谱系
  • DOI:
    10.1093/molbev/msab286
  • 发表时间:
    2021-12-09
  • 期刊:
    Molecular biology and evolution
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Ren Y;He Z;Liu P;Traw B;Sun S;Tian D;Yang S;Jia Y;Wang L
  • 通讯作者:
    Wang L

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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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