细胞周期调控蛋白UVI4调控番茄果皮发育特征的分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872951
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1506.蔬菜与瓜果生长发育
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Tomato pericarp including exocarp, mesocarp and endocarp is the major part of fruit, which determines the fruit quality. Pericarp characteristics are formed during the fruit growth and development which is tightly associated with cell cycle progression. Endocycle which has S phase but no M phase widely exists in plant cells and is usually associated with cell expansion. This project is to clarify the relationship between the cell cycle regulator SlUVI4 and pericarp development, based on the analyses of SlUVI4 transcription, endocycle in pericarp cells, and physical and chemical characteristics of pericarps at the different stage of fruit development in several tomato varieties. Analyses on SlUVI4 overexpression lines and knockout mutants generated in this project will facilitate the understanding of SlUVI4 roles in the regulation of endocycle in pericarp cells and pericarp development. Protein interactions between SlUVI4 and APC/C (Anaphase-promoting complex/Cyclosome) components will be tested. Moreover, proteomic and transcriptome analyses will reveal the accumulation change of cell cycle related proteins and transcriptional change of genes associated with pericarp development in SlUVI4 overexpression lines and knockout mutants, respectively. Taken together, this project will help us understand the function of SlUVI4 in the regulation of endocycle through the interaction with APC/C and consequent transcription of pericarp development related genes and pericarp development. All these data could be used to improve the tomato fruit quality in the future.
果皮(含外果皮、中果皮和内果皮)是番茄果实的最主要部分,其特征也是决定果实品质的最主要因素。果皮特征取决于果实生长发育,而细胞周期对果实发育具有关键调控作用。核内周期是有DNA合成期而无分裂期的细胞周期形式,对细胞体积的增大具有重要作用。本项目将揭示细胞周期调控蛋白SlUVI4在果实发育不同时期和不同番茄品种中的表达变化、果皮细胞的核内周期程度以及果皮的物理化学特征,并在此基础上明确SlUVI4与果皮发育之间的相关性。同时,利用SlUVI4过表达植株和缺失突变体,探讨SlUVI4对果皮细胞核内周期以及果皮发育特征的调节,并通过蛋白质互作分析,明确SlUVI4与APC/C蛋白复合体之间的互作关系;此外,利用蛋白质组学和转录组学分别研究SlUVI4过表达与缺失对细胞周期相关蛋白积累的影响和对果皮发育相关基因转录的影响,明确SlUVI4影响果皮发育特征的调控网络,为番茄果实品质改良提供理论基础。

结项摘要

细胞周期是番茄果皮发育特征形成的基础,包括有丝分裂周期和核内周期,分别影响着细胞的分裂增殖和延伸增大,而细胞周期调控蛋白SlUVI4在有丝分裂周期向核内周期转换过程中起着非常重要的调控作用。摸清番茄SlUVI4同源基因与果皮糖酸代谢之间的联系,明确SlUVI4基因在番茄果皮细胞分裂与延伸的作用,阐明SlUVI4基因调控番茄果皮发育特征的分子机制,对改善番茄理化性质和培育高品质番茄品种具有重要价值。.本项目调查了番茄SlUVI4同源基因在不同番茄品种果实发育不同时期的表达变化,探讨了SlUVI4表达与番茄果皮物理化学特征之间的联系,利用基因编辑技术产生了SlUVI4敲除突变体,分析了SlUVI4基因对番茄种子萌发后下胚轴伸长生长的影响,研究了SlUVI4基因突变对果皮细胞分裂与延伸以及糖酸代谢的影响,发掘了受SlUVI4基因影响的细胞周期及糖酸代谢相关基因,筛选出了与SlUVI4互作的APC/C蛋白复合体激发子。.结果表明,番茄SlUVI4基因在各个组织中均有表达,在果实发育的不同阶段呈现先高后低的特征。补温与生长素处理均可以抑制番茄下胚轴中SlUVI4基因表达,促进下胚轴细胞伸长生长。以番茄栽培种Heinz1706为母本,利用基因编辑技术产生2个不同突变类型的sluvi4突变体,突变体失去了对补温和生长素的敏感性。sluvi4突变体果实大小、重量与野生型没有显著差别,但是果皮厚度与中果皮细胞大小明显高于野生型。流式细胞分析显示,番茄果实由绿熟期向红熟期过渡过程中,中果皮细胞核内周期显著增加,而sluvi4突变体的核内周期程度显著高于野生型。sluvi4突变体果实与野生型相比转色时间早且短,代谢组分析显示突变体的糖酸比及番茄红素含量接近野生型的2倍。转录组分析显示sluvi4突变体与野生型相比红熟期果实中果皮中5479个基因表达上调,1433个基因表达下调,其中与淀粉、糖代谢、类胡萝卜素合成、次生代谢物合成等相关的基因表达有明显表达差异。酵母双杂、双分子荧光互补及免疫共沉淀实验筛选鉴定了SlUVI4与APC/C激活子SlCCS52的互作,明确了SlUVI4通过影响APC/C活性来调控番茄果皮发育特征的分子机制,为高品质番茄育种奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Biostimulants Promote the Sedimentation of Salts to Restore Tomato Plant Growth Under Salt Stress
生物刺激素促进盐的沉降以恢复盐胁迫下番茄植株的生长
  • DOI:
    10.1007/s42729-023-01140-7
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    Journal of Soil Science and Plant Nutrition
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Minmin Liu;Guodong Wang;Genzhong Liu;Fangfang Ma;Zhilong Bao
  • 通讯作者:
    Zhilong Bao
Biostimulants promote plant vigor of tomato and strawberry after transplanting
生物刺激素促进番茄和草莓移栽后的植物活力
  • DOI:
    10.1016/j.scienta.2020.109355
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    SCIENTIA HORTICULTURAE
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Dong, Chenxing;Wang, Ge;Bao, Zhilong
  • 通讯作者:
    Bao, Zhilong
Brassinazole represses tomato hypocotyl elongation via inhibition of cell division
油菜籽唑通过抑制细胞分裂来抑制番茄下胚轴伸长
  • DOI:
    10.1007/s10725-022-00798-w
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Plant Growth Regulation
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Song Shiyan;Liu Genzhong;Ma Fangfang;Bao Zhilong
  • 通讯作者:
    Bao Zhilong
Determination of nuclear DNA ploidy distribution in the mesocarp of tomato red ripe fruit using flow cytometer
流式细胞仪测定番茄红熟果实中果皮核DNA倍体分布
  • DOI:
    10.48130/vr-2023-0008
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Vegetable Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiucheng Zhang;Peng Zhang;Ge Wang;Chunyan Chen;Xiaona Wang;Genzhong Liu;Fangfang Ma;Zhilong Bao
  • 通讯作者:
    Zhilong Bao
Biostimulants alleviate temperature stress in tomato seedlings
生物刺激素缓解番茄幼苗的温度胁迫
  • DOI:
    10.1016/j.scienta.2021.110712
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Scientia Horticulturae
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Chenxu Niu;Ge Wang;Jing Sui;Genzhong Liu;Fangfang Ma;Zhilong Bao
  • 通讯作者:
    Zhilong Bao

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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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