EDGE TT: Developing transformation capacity for Anthoceros agrestis to facilitate gene function studies in hornworts, a remarkable phylum of plants

EDGE TT:开发 Anthoceros agrestis 的转化能力,以促进金鱼藻(一种非凡的植物门)的基因功能研究

基本信息

  • 批准号:
    1923011
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 54.84万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research aims to enable gene function studies in hornworts (Anthocerophyta), a distinct lineage of bryophytes. Outcomes from this work will facilitate investigating the exceptional ways hornworts fix nitrogen through symbiosis with cyanobacteria and fix carbon using a specialized carbon-concentrating mechanism (CCM). Hornworts are also critical for understanding major transitions in plant evolution because they represent a critical step in the formation of land plants and have a set of unique developmental features. The genetic transformation and gene-editing tools developed in this study will be disseminated broadly and rapidly to the scientific community. A symposium and a workshop will be held to build a thriving hornwort community and provide hands-on experiences on hornwort research tools. In addition, through the Boyce Thompson Institute Summer Internship program, three undergraduate students will be mentored. The interns will be able to take advantage of the integrative nature of this project, and learn plant tissue culture, wet lab experiments, and bioinformatics. Finally, by enabling genetic research to investigate hornworts? unique cyanobacteria symbiosis and CCM, this project could have agricultural implications to improve nitrogen and carbon assimilation in crop plants. Despite having the potential to address a diversity of long-standing questions in biology, research on hornworts has been limited by a lack of genetic tools. Past research using RNA-sequencing and comparative genomics has identified several candidate genes involved in cyanobacteria symbiosis and CCM, but further investigation of these candidates is limited by the lack of a reverse genetic toolkit. Gene transfer or transformation in hornworts has been demonstrated, but the efficiency is very low and results are inconsistent. The goal of this project is to establish robust transformation and gene editing methodologies in the hornwort Anthoceros agrestis. Enabling genetic research in hornworts will not only complement the other two bryophyte models (the moss Physcomitrella patens and the liverwort Marchantia polymorpha) but will also provide unprecedented opportunities to study a unique plant with unparalleled biological properties. A wide range of scientific communities will benefit, including researchers working on plant evolution, developmental genetics, paleobiology, photobiology, plant-microbe interaction, and photosynthesis.This award is co-funded by the Enabling Discovery through GEnomic tools (EDGE) Program and the Plant Genome Research Program (PGRP) in the Division of Integrated Organismal SystemsThis award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项研究旨在在霍恩沃特(Anthocerophyta)中实现基因功能研究,这是一种独特的苔藓植物谱系。这项工作的结果将有助于研究霍恩沃(Hornworts)通过与蓝细菌共生固定氮的非凡方式,并使用专门的碳浓缩机制(CCM)固定碳。霍恩沃尔特(Hornworts)对于理解植物进化中的主要过渡也至关重要,因为它们代表了陆地植物形成的关键步骤,并且具有一系列独特的发育特征。这项研究中开发的遗传转化和基因编辑工具将在科学界广泛,迅速地传播。将举行研讨会和研讨会,以建立一个蓬勃发展的霍恩沃特社区,并在Hornwort研究工具上提供动手体验。此外,通过博伊斯·汤普森学院暑期实习计划,将指导三名本科生。实习生将能够利用该项目的综合性质,学习植物组织培养,湿实验室实验和生物信息学。最后,通过使遗传学研究调查角质?独特的蓝细菌共生和CCM,该项目可能具有农业意义,以改善作物植物中的氮和碳同化。尽管有潜力解决生物学长期存在的各种问题,但关于霍恩沃尔特的研究受到缺乏遗传工具的限制。过去使用RNA序列和比较基因组学的研究已经确定了几个参与氰基菌共生和CCM的候选基因,但是由于缺乏反向遗传工具包,对这些候选者的进一步研究受到限制。已经证明了霍恩沃特的基因转移或转化,但是效率非常低,结果不一致。该项目的目的是在Hornwort Anthoceros Agrestis中建立强大的转化和基因编辑方法。在霍恩沃尔特(Hornworts)中实现遗传研究不仅将补充其他两个黑bryophyte模型(Moss Physcomitrella Patens和Liverwort Marchantia Polymorpha),而且还将提供前所未有的机会,以研究具有无与伦比生物学特性的独特植物。各种各样的科学社区将受益,包括从事植物进化,发育遗传学,古生物学,光生物学,植物 - 微生物相互作用和光合作用的研究人员。该奖项由基因组工具(EDGE)计划(EDGE)和植物基因组研究计划(PGRP)在综合统计中的统计范围内的统计范围内的统计范围内的奖项共同授予,并授予了跨性别的统计。值得通过基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准来通过评估来支持。

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(0)
Charting the genomic landscape of seed-free plants
  • DOI:
    10.1038/s41477-021-00888-z
  • 发表时间:
    2021-04-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18
  • 作者:
    Szovenyi, Peter;Gunadi, Andika;Li, Fay-Wei
  • 通讯作者:
    Li, Fay-Wei
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    Laura Helen Gunn

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