番茄AP2/ERF类转录因子协同调控蜡质芽胞杆菌AR156防治根结线虫病机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31701829
  • 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:
    C1406.生物防治
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Root knot nematode is a species of obligate parasite of plant root, which is a serious threat to agriculture worldwide. Bacillus cereus AR156 is our patented and sequenced strain that is registered as a biopesticide against root-knot nematode in tomato. Previous study showed that B. cereus AR156 can significant control tomato root knot disease. Other whiles, it can induce systemic resistance to pathogens in plants. In addition, the transcriptome study found that B. cereus AR156 can induced series of AP2/ERF family transcriptional factors coding genes expression during the process of B. cereus AR156 induced tomato resistance to root knot nematode. In the present project, we will firstly clone the selected AP2/ERF family transcriptional factors and do the subcellular localization analysis. Then Study on their transcriptional activity by yeast by using yeast single-hybrid technique. Secondly, we will construct the AP2/ERF family transcriptional factors’ overexpression and knock out transgenic tomato plants then evaluate the resistance activities to root knot nematode and ISR phenotype triggered by B. cereus AR156 of transgenic tomatoes. Finally, we will find out the interacted target genes of AP2/ERF family transcriptional factors by ChIP sequencing and clearly know the molecular function mechanisms of these AP2/ERF family transcriptional factors. This study will lead us to understand how AP2/ERF family transcriptional factors regulate the B. cereus AR156 induced tomato resistance to root knot nematode and thoroughly analyzes the mechanism of AP2/ERF family transcriptional factors on coordinated regulating the B. cereus AR156 biocontrol to root knot nematode disease in tomato, and provide the theoretical basis and method guidance for the application of this bacterium.
根结线虫为植物专性寄生物,严重威胁农业生产。蜡质芽胞杆菌AR156是本组已测序专利菌株,获农药登记用于防治番茄根结线虫病。前期研究发现此菌可诱导植物产生系统抗性;转录组学研究发现,AR156在诱导番茄产生对根结线虫抗性过程中,能激活一系列AP2/ERF类转录因子的上调表达。本项目首先拟对筛选的AP2/ERF类转录因子进行克隆、亚细胞定位分析,并利用酵母单杂技术研究其转录活性;另一方面通过构建过表达及敲除突变体转基因番茄,评估其对线虫的抗性及AR156诱抗活性,以此明确AP2/ERF类转录因子的生物学功能;利用ChIP测序技术对转录因子的互作靶标进行筛选及验证,明确AP2/ERF类转录因子的分子调控机制。最终将对AP2/ERF类转录因子在调控蜡质芽胞杆菌AR156防治番茄根结线虫过程中的作用机制进行分析,阐释其在防治根结线虫过程中协同调控植物抗性的作用机理,为产品的实际应用提供理论依据。

结项摘要

根结线虫为植物专性寄生物,严重威胁农业生产。蜡质芽胞杆菌AR156是本组已测序专利菌株,获农药登记用于防治番茄根结线虫病。前期研究发现此菌可诱导植物产生系统抗性;转录组学研究发现,AR156在诱导番茄产生对根结线虫抗性过程中,能激活一系列AP2/ERF类转录因子的上调表达。在番茄植株内对上述关键转录因子编码基因Le-ERF1a、Le-ERF4进行过表达和敲除分析,利用转基因植株对诱抗表型及对根结线虫抗性表型进行验证分析;另外,对筛选的转录因子Le-ERF1a、Le-ERF4的生物学功能及生化功能研究,对其靶标基因开展预测、筛选及验证,检测其靶标基因在AR156防治番茄根结线虫病过程中的表达情况;最后总结分析番茄AP2/ERF类转录因子协同调控AR156防治番茄根结线虫病的作用机理。延伸研究发现植物内源miR472 在生防菌控蜡质芽胞杆菌AR156诱导植物系统抗性过程中起着重要的调节作用。利用deep sequencing 以及生物信息学技术,筛选获得一组参与调控的miRNA,包括miR472。Northern Blot验证试验显示,蜡质芽胞杆菌AR156诱导拟南芥产生对Pst DC3000抗性过程中,与对照组相比miR472在蜡质芽胞杆菌AR156处理植株体内被显著下调。miR472缺失突变体致病性测定结果显示出了对病原细菌Pst DC3000的抗性;与之相反的,miR472过表达转基因植株表现得对病原菌更敏感。转录组测序分析发现miR472过表达后植株中存在上千个差异性表达基因。对miR472靶标预测结果显示,其靶标包括大量CC-NBS-LRR类基因,研究发现miR472靶基因的表达受到miRNA负向调控。对靶标基因转基因敲除突变体的致病性测定结果显示除了对病原细菌Pst DC3000的抗性下降。荧光定量PCR结果显示miR472靶基因在蜡质芽胞杆菌AR156诱导系统抗性期间上调表达。综上所述,蜡质芽胞杆菌AR156诱导植物产生系统抗性通过抑制miR472的表达,引起其靶标基因的上调,从而激活植物体自身的防卫反应。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Comparative Transcriptome Analysis Reveals the Biocontrol Mechanism of Bacillus velezensis F21 Against Fusarium Wilt on Watermelon
比较转录组分析揭示贝莱斯芽孢杆菌 F21 对西瓜枯萎病的生物防治机制
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2019.00652
  • 发表时间:
    2019-04-03
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Jiang, Chun-Hao;Yao, Xie-Feng;Guo, Jian-Hua
  • 通讯作者:
    Guo, Jian-Hua
葡萄汁有孢汉逊酵母对采后草莓灰霉病抗性诱导机理研究
  • DOI:
    10.16420/j.issn.0513-353x.2019-0308
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    园艺学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    窦国霞;蒋春号;郭虹娜;刘佳;贺沁玉;肖红梅
  • 通讯作者:
    肖红梅
Evaluation of root-knot nematode disease control and plant growth promotion potential of biofertilizer Ning shield on Trichosanthes kirilowii in the field.
生物肥料宁盾对栝楼根结线虫病田间防治及促生潜力评价
  • DOI:
    10.1016/j.bjm.2017.08.009
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Brazilian journal of microbiology : [publication of the Brazilian Society for Microbiology]
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiang CH;Xie P;Li K;Xie YS;Chen LJ;Wang JS;Xu Q;Guo JH
  • 通讯作者:
    Guo JH
高效促进番茄生长的生防木霉菌的筛选
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    黑龙江农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑明子;范志航;尹梦梦;郭坚华;蒋春号
  • 通讯作者:
    蒋春号
拮抗酵母菌挥发物单体对草莓灰霉病的防治效果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余伟;宋玥;佘仲露;奚裕婷;郭虹娜;蒋春号;肖红梅
  • 通讯作者:
    肖红梅

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其他文献

M60家族肽酶参与调控蜡质芽胞杆菌AR156防治南方根结线虫病的作用机制
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.180210
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖梦婕;汪宏凯;蒋春号;郭坚华
  • 通讯作者:
    郭坚华

其他文献

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蒋春号的其他基金

番茄miR6027靶向NBS-LRR基因调控蜡质芽胞杆菌AR156诱导植物产生对青枯菌抗性机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
番茄miR6027靶向NBS-LRR基因调控蜡质芽胞杆菌AR156诱导植物产生对青枯菌抗性机制研究
  • 批准号:
    32272617
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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    面上项目

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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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