LOG5b启动子的自然变异影响苹果砧木耐盐性的分子遗传机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31901974
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    冯轶
  • 依托单位：
    中国农业大学
  • 学科分类：
    C1502.果树种质资源与遗传育种学
  • 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

Both ethylene and cytokinin could regulate the salt tolerance of apple rootstocks. Using robusta × M.9 hybrid population, we found a cytokinin synthetase gene LOG5b in the QTL interval of salt tolerance. The number of tandem repeats of the DRE element (a binding site of the ERF) on LOG5b promoter differs between the two parents. This project intends to take ERF4 combining with LOG5b promoter as the breakthrough point. We will find out whether ERF4 directly acts on the DRE element of LOG5b promoter to affect the salt tolerance of apple rootstocks, using EMSA, ChIP-qPCR and VIGS assay. The detection of GFP/GUS dual-label transient expression and LUC/REN dual-luciferase activity will be used to confirm whether the variable number of tandem repeats of DRE element affect the transcriptional efficiency of LOG5b in apple rootstock. We will finally clarify the effects of LOG5b and its promoter variation on the salt tolerance of apple rootstocks by obtaining a series of different genotype promoter-driven LOG5b transgenic apple callus. These will provide resistance genetic resources and theoretical basis for molecular-assisted breeding of apple rootstocks.
乙烯和细胞分裂素对苹果砧木耐盐性均具有重要调控作用。利用八棱海棠×M.9杂交群体，在后代耐盐性的QTL区间上发现了一个细胞分裂素合成酶基因LOG5b。其启动子上DRE元件（ERF结合元件之一）的串联重复数目在两亲本间存在差异。本项目拟以乙烯响应因子ERF4在酵母单杂交系统中能够结合LOG5b启动子为突破口，利用EMSA、ChIP-qPCR和VIGS等技术手段，明确ERF4如何作用于LOG5b启动子DRE元件来影响苹果砧木耐盐性。利用GFP/GUS双标签瞬时表达、LUC/REN双荧光素酶活性等检测手段，确认DRE元件串联重复变异如何影响LOG5b的转录效率。通过获得不同基因型启动子驱动的LOG5b转基因苹果愈伤，明晰LOG5b及其启动子变异对苹果砧木耐盐性的影响，为苹果砧木的分子辅助育种提供抗性基因储备和理论依据。

结项摘要

苹果是我国北方地区栽培规模最大的果树树种，选育耐盐性苹果砧木可以使盐渍化立地条件下的苹果生产获得更优的产量和品质。研究内容主要分为三部分：第一部分“LOG5b影响苹果砧木耐盐性的调控路径研究”，通过酵母单杂交试验、电泳迁移率试验和ChIP-qPCR试验确认了ERF4与LOG5b启动子间的互作关系，明确了LOG5b在耐盐性调控网络中的位置；第二部分“DRE元件串联重复变异对LOG5b转录效率的影响研究”，通过GUS/GFP双标签瞬时表达检测技术和LUC/REN双荧光素酶活性检测技术确认了5DRE基因型的LOG5b启动子活性显著高于7DRE基因型的LOG5b启动子活性，揭示了DRE元件串联重复变异在转录水平调控LOG5b来影响苹果砧木细胞分裂素合成；第三部分“DRE元件串联重复变异对苹果砧木耐盐性的影响研究”，通过构建一系列LOG5b的表达或干扰载体，转化苹果愈伤和苹果植株，以及利用八棱海棠×M.9杂交后代进行耐盐性评价，通过检测鲜重、盐害指数、丙二醛、活性氧、抗氧化酶、抗坏血酸-谷胱甘肽循环组分、光合气体交换和叶绿素荧光参数等生理生化指标，确认了5DRE基因型的转基因愈伤或株系的耐盐性强于7DRE基因型的转基因愈伤或株系，明晰了DRE元件串联重复变异的生物学意义。本项目鉴定了LOG5b为苹果砧木耐盐性的关键标记基因，揭示了LOG5b启动子的5DRE基因型通过维持细胞分裂素稳态和氧化还原平衡提高植株耐盐性的内在规律，开发了基于5DRE基因型的苹果砧木耐盐性预选分子标记。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Group-C/S1 bZIP heterodimers regulate MdIPT5b to negatively modulate drought tolerance in apple species
C/S1 组 bZIP 异二聚体调节 MdIPT5b 以负向调节苹果物种的耐旱性
  • DOI：
    10.1111/tpj.15296
  • 发表时间：
    2021-05-16
  • 期刊：
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Feng, Yi;Wang, Yi;Han, Zhenhai
  • 通讯作者：
    Han, Zhenhai
Characterization of Fe deficiency induced RING finger family members in apple species
苹果物种缺铁诱导的环指家族成员的特征
  • DOI：
    10.1016/j.plgene.2019.100209
  • 发表时间：
    2020-03
  • 期刊：
    Plant Gene
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Sun Q. R.;Li K. T.;Zhang G. F.;Feng Y.;Li D. Y.;Chai X. F.;Wu T.;Zhang X. Z.;Xu X. F.;Han Z. H.;Wang Y.
  • 通讯作者：
    Wang Y.
Genome-wide identification and characterization of the IPT family members in nine Rosaceae species and a functional analysis of MdIPT5b in cold resistance
9种蔷薇科植物IPT家族成员的全基因组鉴定和表征以及MdIPT5b抗寒功能分析
  • DOI：
    10.1016/j.hpj.2022.12.010
  • 发表时间：
    2023-08-01
  • 期刊：
    HORTICULTURAL PLANT JOURNAL
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Feng，Yi;Lv，Jiahong;Han，Zhenhai
  • 通讯作者：
    Han，Zhenhai
MxMPK6-2-bHLH104 interaction is involved in reactive oxygen species signaling in response to iron deficiency in apple rootstock
MxMPK6-2-bHLH104 相互作用参与响应苹果砧木缺铁的活性氧信号传导
  • DOI：
    10.1093/jxb/eraa547
  • 发表时间：
    2021-02-27
  • 期刊：
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Li, Duyue;Sun, Qiran;Han, Zhenhai
  • 通讯作者：
    Han, Zhenhai
Ethylene response factors MbERF4 and MbERF72 suppress iron uptake in woody apple plants by modulating rhizosphere pH
乙烯反应因子 MbERF4 和 MbERF72 通过调节根际 pH 值抑制木本苹果植物的铁吸收
  • DOI：
    10.1093/pcp/pcz234
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Plant Cell Physiology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhang G. F.;Liu W.;Feng Y.;Li D. Y.;Li K. T.;Sun Q. R.;Zhai L. M.;Wu T.;Zhang X. Z.;Xu X. F.;Wang Y.;Han Z. H.
  • 通讯作者：
    Han Z. H.

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其他文献

苹果矮化砧木致矮机理的研究进展
  • DOI：
    10.16420/j.issn.0513-353x.2018-0384
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    园艺学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    冯轶;许雪峰;张新忠;吴婷;王忆;韩振海
  • 通讯作者：
    韩振海
低氧对化疗药物诱导的肝癌细胞凋亡的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
    中国临床医学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    冯轶;宋建瑞;赵雪;赵秋东;郭献灵;胡斐;李丁;张姗姗;卫立辛
  • 通讯作者：
    卫立辛

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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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