利用动态关联分析解析玉米籽粒油脂代谢的遗传和分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771797
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Maize oil contains rich polyunsaturated fatty acids and high energy, thus it is significant to improve the oil content of maize kernel. Previously, we reported RNA sequencing of developing maize kernels from 368 inbred lines producing 28679 gene expression data and indentified several loci significantly associated with kernel oil concentration. Gene co-expression dynamics study is a novel bio-computational approach to identify new candidate genes for genetic and functional studies of complex traits and explore the regulation of gene transcription in metabolic pathway in yeast and human. In the present research, we will use 26 previously reported maize kernel oil susceptibility genes as the lead to probe transcriptome gene expression data for functionally associated genes by liquid association. Consequently, the function of candidate genes will be investigated by association analysis, expression profiling, transcriptional activation analysis and transgenic technology. In addition, the phylogenetic analysis of candidate genes will be performed. Finally, the functional sites of candidate genes will be validated to be able to be used for marker-assisted selection of maize. All these studies will provide useful information for understanding the genetic and molecular mechanisms of lipid metabolism in maize kernels, and provide a theoretical basis for selective breeding of high oil maize.
玉米油不仅富含不饱和脂肪酸,而且具有较高的能量,提高玉米籽粒油份含量意义重大。玉米籽粒油份是受多基因控制的数量性状,前期我们对368份材料授粉后15天的籽粒进行RNA测序分析,获得了28679个基因的表达数据,鉴定了一批与油份代谢相关的基因。在这个基础上,我们将创新性的利用基因对共表达模式的动态关联分析这一在酵母和人类中发展出来的新方法,全基因组范围内挖掘更多的与含油量相关的基因及其共表达模式网络,探索代谢途径中基因转录调控关系,深入解析籽粒油脂代谢的分子机制。并通过候选基因关联分析、表达分析、转录激活活性分析以及转基因技术验证候选基因的功能;利用群体遗传学鉴定候选基因的选择进化机制,并评估其育种价值。最终解析玉米籽粒油脂代谢的遗传和分子机制,为高油玉米的选择育种提供基因资源和理论依据。

结项摘要

游离脂肪酸在植物的生长发育中有着重要的作用,不仅作为底物合成膜脂参与植物自身的生长发育,也是植物能量存储的主要形式,并且部分脂肪酸还会作为第二信使底物参与植物抵抗逆境胁迫的调控通路。因此,研究与脂肪酸调控相关基因在玉米籽粒品质以及非生物胁迫响应中的生物学功能对于解析植物脂质代谢通路有着重要意义。采用全基因组动态关联分析(Liquid association, LA)对玉米中含油量关联基因进行动态关联分析并筛选出玉米籽粒中负调控三酰甘油生成的关键基因ZmNAC77;通过对ZmNAC77进行候选基因关联分析、表达分析等研究,初步探讨了该基因在三酰甘油累积以及非生物逆境胁迫响应中的生物学功能。创建ZmNAC77玉米基因编辑材料,验证了该基因负调控玉米籽粒的油份品质,而该基因的过表达株系可显著增强玉米耐盐以及耐旱性。利用酵母双杂筛选了ZmNAC77的互作蛋白,初步解析了ZmNAC77的分子机制。该研究有助于进一步阐述玉米脂质代谢途径的调控机制,为高品质抗逆玉米种质资源的创新提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Genetic variants and underlying mechanisms influencing variance heterogeneity in maize
影响玉米方差异质性的遗传变异和潜在机制
  • DOI:
    10.1111/tpj.14786
  • 发表时间:
    2020-06-21
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Li,Hui;Wang,Min;Yan,Jianbing
  • 通讯作者:
    Yan,Jianbing
Effects of tillage managements and maize straw returning on soil microbiome using 16S rDNA sequencing
使用 16S rDNA 测序研究耕作管理和玉米秸秆还田对土壤微生物组的影响
  • DOI:
    10.1111/jipb.12802
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Xia Xinyao;Zhang Piaopiao;He Linlin;Gao Xingxing;Li Weijun;Zhou Yuanyuan;Li Zongxin;Li Hui;Yang Long
  • 通讯作者:
    Yang Long
Role of Exogenous Glutathione in Alleviating Abiotic Stress in Maize (Zea mays L.)
外源谷胱甘肽在减轻玉米非生物胁迫中的作用(Zea mays L.)
  • DOI:
    10.1007/s00344-018-9832-9
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Journal of Plant Growth Regulation
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Laming Pei;Ronghui Che;Linlin He;Xingxing Gao;Weijun Li;Hui Li
  • 通讯作者:
    Hui Li
Leveraging GWAS data to identify metabolic pathways and networks involved in maize lipid biosynthesis
利用 GWAS 数据确定参与玉米脂质生物合成的代谢途径和网络
  • DOI:
    10.1111/tpj.14282
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Li, Hui;Thrash, Adam;Warburton, Marilyn L.
  • 通讯作者:
    Warburton, Marilyn L.
Molecular characterization, expression and functional analysis of acyl-CoA-binding protein gene family in maize (Zea mays).
玉米酰基辅酶A结合蛋白基因家族的分子特征、表达和功能分析
  • DOI:
    10.1186/s12870-021-02863-4
  • 发表时间:
    2021-02-15
  • 期刊:
    BMC plant biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zhu J;Li W;Zhou Y;Pei L;Liu J;Xia X;Che R;Li H
  • 通讯作者:
    Li H

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其他文献

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    --
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  • 通讯作者:
    李慧
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄小宁;杜永峰;李慧
  • 通讯作者:
    李慧

其他文献

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李慧的其他基金

基于多组学联合分析鉴定的ZmACBP5响应盐胁迫的分子机制研究
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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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