Rop信号影响尾叶桉分化和广谱抗病性的机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570660
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1610.林木遗传育种
  • 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

To promote callus differentiation and confer broad-spectrum disease resistance on Eucalyptus Urophylla, synthetic pathogen-inducible promotors (SPIPs) are designed to regulate SWAP70 expression. Rho-related GTPase of plants (Rop), a key GTPases involved in diverse signaling processes including immunity, growth and development, could be actived by interacting with SWAP70, which replaces bound GDP by GTP converting the molecular switch to the active conformation. .GWSF-mini35S promotor with low background transcriptional activity, screened from 8 SPIPs at previous study, could be induced by salicylic acid, Ralstonia solanacearum and the spores of Phytophthora capsici. At the basis of GWSF-mini35S promotor, the factors influencing the transcriptional character of SPIPs will be optimized, including cis-element types, arrangement, location, etc. And the ideal SPIP, which achieves some advantages, such as more induction factors, low basal activity, high expression activity and quick expression initiation, will be selected to subsequent study. Using the results of SPIP transcriptional character as foundation and consulting the transcriptional character of pathogen-inducible promoters reported at published literature, the mathematical model concerning the relationship between transcriptional character and the sequence of pathogen-inducible promoters would be established by genetic algorithm or simulated annealing algorithm. .The cDNA sequences of Arabidopsis SWAP70 gene and Eucalyptus SWAP70 are amplified from leaf cDNA, respectively. Then, the SWAP70 genes are used to construct plant inducible expression vector under the control of optimized SPIP. The genes are introduced into E. Urophylla by Agrobacterium tumefaciens mediated transformation. And the stable transformations are confirmed by PCR and Southern blot. .The interactions between SWAP70 and Ropx in callus differentiation and disease resistance of E. Urophylla are studied by yeast two-hybrid system. The cloned SWAP70 genes are used to construct bait voctor. The full-length Rop genes are isolated from Eucalyptus by PCR-RACE and they are used to construct prey voctors..In order to evaluate the effect on differentiation of adventitious buds of SWAP70 differential expression, it was induced by different inductor at callus differentiation stage of E. Urophylla. The content of hormone and reactive oxygen species (ROS) and expression changes of related enzymes are detected..Regulated SWAP70 expression with several pathogenic factors at growth stage of transgenic plant, the content of ROS, the expressional level of pathogenesis-related proteins and related enzymatic activities are detected. .The project is a new trials of tree broad-spectrum resistance by genetic engineering. It will offer helpful references to the design of SPIP and accumulate experiment evidence to clarify Rop signal network in Eucalyptus.
林木转基因抗病存在广谱抗性、持久抗性和低转化率等困难。设计人工病原物诱导启动子(SPIP)调控SWAP70表达,激活信号网络的关键节点Rop,促进尾叶桉芽分化并使其具广谱抗病性。以GWSF-mini35S为基础,优化元件类型、排列、间隔序列等,获得理想的SPIP,建立序列设计与SPIP转录特性关系的数学模型。克隆SWAP70基因,构建SPIP调控SWAP70表达的载体,转化尾叶桉。克隆Rop基因,通过酵母双杂交筛选与SWAP70互作、参与抗病反应或影响愈伤分化的Rop蛋白。分别在愈伤分化和植株生长阶段,通过信号分子类型和浓度的变化诱导SPIP,调控SWAP70的表达,影响Rop活性,检测激素含量、ROS含量、相关酶活性及基因的表达变化,探讨Rop与愈伤分化和抗病间的信号互作。本研究是林木转基因广谱抗病的新尝试,可为SPIP的设计提供参考,为阐明桉树Rop抗病和愈伤分化信号网络积累资料。

结项摘要

应用F-box、S-box、Gst1-box、W-box、V-box、设计了16个人工病原诱导启动子(SPIP)。通过农杆菌介导法得到转基因尾叶桉和拟南芥。检测SPIP在4种双子叶植物和4种单子叶植物中的本底和诱导转录特性。发现插入元件使得SPIP具有更多诱导因子;插入序列靠近mini35S时,本底活性升高,受诱导活性增强;插入序列远离mini35S时,对本底活性影响小,但增强了改良启动子对其他诱导因子的诱导活性。筛选出的GWVSF、WGVFS启动子具有本底表达低、诱导因子广、启动表达快、诱导效率高等优点,是较为理想的SPIP,可广泛用于植物遗传改良。.研究了愈伤组织分化的机理。发现PBU、BAP和DMTU协同作用,通过影响rboh和APX基因的表达,调节活性氧代谢,促进尾叶桉不定芽的分化。以下胚轴为材料建立了高效的尾叶桉再生体系。用携带SPIP-gus的农杆菌转化愈伤组织,经共培养、延迟筛选、抗性筛选得抗性芽。转基因不定芽中SPIP转录活性与瞬时表达检测结果一致,表现为V片段插在上游和中游对本底活性影响小,V片段插在下游会造成改良启动子本底活性显著升高。.项目组多次重复实验表明,SWAP70影响愈伤组织活性氧代谢,对愈伤组织的分化不利,表现为褐化增多,不利于愈伤组织分化出不定芽。故项目组用拟南芥研究SWAP70基因在植物抗病中的作用。GWSF调控EuSWAP70表达激活下游抗性基因表达显著增强转基因拟南芥灰霉病抗性,NPR1,CHIB,WRKY,PDF,MPK6等抗病基因表达增强。.项目筛选出GWVSF、WGVFS启动子、发现了启动子优化的规律;建立了桉树组织中启动子活性检测的瞬时表达方法体系。找到了适合桉树再生分化的脲类细胞分裂素PBU,建立了尾叶桉再生体系和遗传转化体系;获得了转SPIP-gus尾叶桉、转GWSF-NPR1尾叶桉。GWSF调控EuSWAP70表达可使抗性基因表达显著增强、增强抗性。项目研究成果为桉树分子育种奠定了良好基础。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
DPI对尾叶桉愈伤组织诱导和抗氧化酶活性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    湖北农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黎金燕;王春晖;黄俊文;黄真池
  • 通讯作者:
    黄真池
Transcriptional properties of eight synthetic pathogen-inducible promoters in transgenic Arabidopsis thaliana
转基因拟南芥中八个合成病原体诱导启动子的转录特性
  • DOI:
    10.1007/s10535-016-0665-8
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    BIOLOGIA PLANTARUM
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Huang, Z. C.;Peng, S.;Zeng, F. H.
  • 通讯作者:
    Zeng, F. H.
盐胁迫对桉树(Eucalyptus)活性氧代谢和CAT 基因表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈金玲;钟镇芬;黄永健;蔡冠龙;周淑霞;黄真池
  • 通讯作者:
    黄真池
三种单子叶植物叶组织中GWSF诱导转录特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董永清;陈广欣;伍思韵;邝嘉怡;黄真池
  • 通讯作者:
    黄真池
尾叶桉叶组织中8个人工启动子转录特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    东北林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄真池;李柳余;钟子倩;李恒
  • 通讯作者:
    李恒

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其他文献

尾巨桉不同类型愈伤组织内源激素含量差异比较
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-923x.2014.12.014
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中南林业科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    欧阳乐军;沙月娥;黄真池;李莉梅;曾富华
  • 通讯作者:
    曾富华
不同诱导条件对尾巨桉愈伤组织及体胚诱导的影响
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.014.001809
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭星妍;孔国才;张丽英;陈家洁;莫少桃;黄真池;欧阳乐军;周天
  • 通讯作者:
    周天

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

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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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