Systems genetics analysis of photosynthetic carbon metabolism in rice

水稻光合碳代谢的系统遗传学分析

基本信息

  • 批准号:
    1716844
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 77.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2021-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The aim of this project is to discover mutations in rice that increase photosynthesis efficiency. Plants capture the energy of sunlight through photosynthesis to produce sugars, starch, and a multitude of biologically active energy-rich molecules of life. Improving the efficiency of photosynthesis in plants, making it stable to environmental stresses, would provide us with a sustainable supply of food and nutrition as well as renewable energy to maintain the needs of the growing population. This interdisciplinary project will offer practical training to graduate and undergraduate students. This project also will produce hands-on laboratory exercises to improve knowledge of undergraduate and graduate students on plant diversity and environmental challenges affecting food security, and broadening the impact of plant sciences in STEM education. In addition, K-12 students from the Arkansas agricultural areas in the Delta region will be engaged by a STEM literacy outreach program providing experience in experimental plant sciences aimed at caring for the environment. The project will use an integrated systems genetics approach to dissect the complex pathways of plant photosynthesis driving plant development and productivity. Genome wide association analysis of a diverse rice population identified single nucleotide polymorphism (SNP) markers associated with several parameters for photosynthetic efficiency. These SNPs will be used to identify the key genes determining important natural variation for photosynthesis. To understand the regulation of these interacting processes, it is essential to go beyond individual gene action or biochemical pathways. The integrated network approach employed will help place multiple genetically defined photosynthetic parameters in the context of gene regulatory pathways that underpin response to external factors, growth and development. A diverse set of computational formulations will be integrated into a consensus network using rank-based protocols, an approach proven to be robust for prediction of functional relationships. Predicted transcription factors will be tested in high throughput assays for their ability to activate photosynthesis genes in vivo, and confirmed in transgenic plants to unravel their downstream regulatory pathways. The systems genetic information from these genotypes will be used to reconstruct improved plants and crops with modular improvements in photosynthetic-based processes for diverse needs.This project is co-funded by the Systems and Synthetic Biology Program in the Division of Molecular and Cellular Biosciences and by the NSF EPSCoR Program.
该项目的目的是发现水稻中增加光合作用效率的突变。植物通过光合作用捕获阳光的能量,产生糖、淀粉和大量具有生物活性的富含能量的生命分子。提高植物光合作用的效率,使其对环境压力保持稳定,将为我们提供可持续的食物和营养供应以及可再生能源,以维持不断增长的人口的需求。这个跨学科项目将为研究生和本科生提供实践培训。该项目还将制作动手实验室练习,以提高本科生和研究生对植物多样性和影响粮食安全的环境挑战的认识,并扩大植物科学在STEM教育中的影响。此外,来自三角洲地区阿肯色州农业区的K-12学生将参与STEM扫盲推广计划,提供旨在保护环境的实验植物科学经验。该项目将使用综合系统遗传学方法来剖析植物光合作用驱动植物发育和生产力的复杂途径。不同水稻群体的全基因组关联分析确定了与光合效率的几个参数相关的单核苷酸多态性(SNP)标记。 这些SNPs将被用来识别决定光合作用重要自然变异的关键基因。为了理解这些相互作用过程的调节,必须超越个体基因作用或生物化学途径。所采用的综合网络方法将有助于将多个遗传定义的光合参数置于支持对外部因素、生长和发育的响应的基因调控途径的背景下。一组不同的计算公式将被集成到一个共识网络使用基于排名的协议,一种方法被证明是强大的预测功能关系。预测的转录因子将在高通量测定中测试其在体内激活光合作用基因的能力,并在转基因植物中确认以解开其下游调控途径。来自这些基因型的系统遗传信息将用于重建改良的植物和作物,并对基于光合作用的过程进行模块化改进,以满足不同的需求。该项目由分子和细胞生物科学部的系统和合成生物学计划以及NSF EPSCoR计划共同资助。

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(0)
Physiological and transcriptional responses to low-temperature stress in rice genotypes at the reproductive stage
  • DOI:
    10.1080/15592324.2019.1581557
  • 发表时间:
    2019-04-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Moraes de Freitas, Gabriela Peres;Basu, Supratim;Pereira, Andy
  • 通讯作者:
    Pereira, Andy
Reproductive Long Intergenic Noncoding RNAs Exhibit Male Gamete Specificity and Polycomb Repressive Complex 2-Mediated Repression
  • DOI:
    10.1104/pp.17.01269
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Johnson, Cameron;Conrad, Liza J.;Sundaresan, Venkatesan
  • 通讯作者:
    Sundaresan, Venkatesan
Evaluating Greenhouse Gas Emissions and Climate Mitigation Goals of the Global Food and Beverage Sector
评估全球食品和饮料行业的温室气体排放和气候减缓目标
  • DOI:
    10.3389/fsufs.2021.789499
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Reavis, Megan;Ahlen, Jenny;Rudek, Joe;Naithani, Kusum
  • 通讯作者:
    Naithani, Kusum
Cold tolerance response mechanisms revealed through comparative analysis of gene and protein expression in multiple rice genotypes
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0218019
  • 发表时间:
    2019-06-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    de Freitas, Gabriela Moraes;Thomas, Julie;Pereira, Andy
  • 通讯作者:
    Pereira, Andy
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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