RESEARCH-PGR: A Systems Biology Approach to Enable Cotton Fiber Engineering

RESEARCH-PGR:实现棉纤维工程的系统生物学方法

基本信息

  • 批准号:
    1951819
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 229.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The highly polarized cotton fiber cell that emerges from the seed coat surface is the foundation of a multi-billion-dollar international industry. Because important traits such as fiber diameter, length, and strength are defined by the growth of individual cells, it is important to understand how these traits are determined in order to generate higher value crops. Cotton fibers grow for weeks on seeds in the developing ovary, and upon maturity, the cotton boll opens to reveal dried inch-long fibers ready for harvest. The outer fiber cell wall defines the shape and material properties of the fibers. At present the ability to predict and control fiber traits is limited by the lack of understanding regarding the primary controls governing the rate, duration, and patterns of cell growth. The goal of this project is to build a knowledge base that will enable scientists to develop new strategies for enhanced cotton fiber traits. Using a multi-disciplinary approach, the project will provide detailed developmental analyses of the gene expression patterns, protein complexes, and cell wall features that program cotton fiber traits. It is expected that this study will reveal gene regulatory networks that control developmental transitions and the protein complexes and cell wall features that directly affect cell growth. The project will help train the next generation of biologists and will help high school teachers create learning modules that can be used to expose students to plant biology in a way that is educational, fun, and interesting. A grand challenge in biology is to understand the connections between genotype and phenotype. This project will take an innovative systems biology and biomechanical modeling approach to gain mechanistic insight into the control of important cotton fiber traits. This global textile economy is based solely on the growth and morphogenesis of individual fiber cells that emerge from the developing seed coat. Numerous advances in our understanding of cell morphogenesis are revealing the basic mechanisms by which cytoskeletal and cell wall systems are coordinated to specify growth patterns. Therefore, it is possible to define relationships between genotype and phenotype and genetically program fiber cells and specific traits. The long-term goal of this project is to generate a knowledge base and computational models of fiber growth control that will broadly enable the genetic programming of fibers with improved traits using a systems biology approach that is anchored to the reproducible developmental timeline of cotton fiber development. By using developmental time and key morphological transitions as a unifying variable among the datasets, it will be possible to associate the dynamics of mRNA, proteins, protein complexes, and cell wall composition with fiber phenotypes that determine the final length and morphology of the cell. All datasets will be publicly available through publications and access at long-term repositories.This 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.
种皮表面出现的高度极化的棉纤维细胞是一个价值数十亿美元的国际产业的基础。由于纤维直径、长度和强度等重要性状是由单个细胞的生长决定的,因此了解这些性状是如何决定的,以产生更高价值的作物是很重要的。棉纤维在发育中的子房中的种子上生长数周,成熟后,棉铃打开,露出一英寸长的干燥纤维,准备收获。外层纤维细胞壁定义了纤维的形状和材料特性。目前,由于缺乏对控制细胞生长速度、持续时间和模式的主要控制因素的了解,预测和控制纤维特性的能力受到限制。该项目的目标是建立一个知识库,使科学家能够开发改进棉纤维特性的新策略。利用多学科方法,该项目将提供详细的基因表达模式、蛋白质复合体和细胞壁特征的发展分析,这些特征决定了棉纤维的特征。预计这项研究将揭示控制发育过渡的基因调控网络,以及直接影响细胞生长的蛋白质复合体和细胞壁特征。该项目将帮助培养下一代生物学家,并将帮助高中教师创建学习模块,这些模块可以用来让学生以一种有教育意义、有趣和有趣的方式接触植物生物学。生物学中的一个重大挑战是了解基因型和表型之间的联系。这个项目将采用创新的系统生物学和生物力学建模方法,以获得对重要棉纤维性状控制的机械性见解。这种全球纺织经济完全基于从发育中的种皮中涌现出来的单个纤维细胞的生长和形态形成。在我们对细胞形态发生的理解上取得了许多进展,揭示了细胞骨架和细胞壁系统协调特定生长模式的基本机制。因此,有可能定义基因型和表型之间的关系,并对纤维细胞和特定性状进行遗传编程。该项目的长期目标是生成纤维生长控制的知识库和计算模型,这将广泛地使利用系统生物学方法对具有改进特征的纤维进行遗传编程成为可能,该方法以棉纤维发育的可重复发育时间表为基础。通过使用发育时间和关键形态转变作为数据集的统一变量,将有可能将mRNA、蛋白质、蛋白质复合体和细胞壁组成的动态与决定细胞最终长度和形态的纤维表型联系起来。所有数据集将通过出版物和长期存储库的访问公开获得。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Xyloglucan Xylosyltransferase 1 Displays Promiscuity Toward Donor Substrates During in Vitro Reactions
  • DOI:
    10.1093/pcp/pcab114
  • 发表时间:
    2021-07-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Ehrlich, Jacqueline J.;Weerts, Richard M.;Zabotina, Olga A.
  • 通讯作者:
    Zabotina, Olga A.
Comparative analysis of genome sequences of the two cultivated tetraploid cottons, Gossypium hirsutum (L.) and G. barbadense (L.)
  • DOI:
    10.1016/j.indcrop.2023.116471
  • 发表时间:
    2023-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Meng,Qingying;Gu,Jiaqi;Yuan,Daojun
  • 通讯作者:
    Yuan,Daojun
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Daniel Szymanski其他文献

Calmodulin isoforms in Arabidopsis encoded by multiple divergent mRNAs
  • DOI:
    10.1007/bf00014930
  • 发表时间:
    1993-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.800
  • 作者:
    Margaret C. Gawienowski;Daniel Szymanski;Imara Y. Perera;Raymond E. Zielinski
  • 通讯作者:
    Raymond E. Zielinski

Daniel Szymanski的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Daniel Szymanski', 18)}}的其他基金

Transitions: Creating a Trans-Disciplinary Approach to Discover Multi-Scale Control Mechanisms of Plant Morphogenesis
转变:创建跨学科方法来发现植物形态发生的多尺度控制机制
  • 批准号:
    2148122
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
2018 Plant Cell Dynamics (PCD) Meeting; May 29-June 1, 2018; University of Wisconsin-Madison
2018植物细胞动力学(PCD)会议;
  • 批准号:
    1834879
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: An Integrated Experimental and Computational Approach to Discover Biomechanical Mechanisms of Leaf Epidermal Morphogenesis
合作研究:探索叶表皮形态发生生物力学机制的综合实验和计算方法
  • 批准号:
    1715544
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Conference: Plant Cell Dynamics 2017; May 30-June 2; Madison, WI
会议:植物细胞动力学2017;
  • 批准号:
    1738300
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
2015 Plant Cell Dynamics Conferenc; Madison, WI - June 16-19, 2015
2015植物细胞动力学会议;
  • 批准号:
    1539987
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Conference: 2014 Plant Cell Dynamics Meeting. June 4-7, Madison Wisconsin.
会议:2014植物细胞动力学会议。
  • 批准号:
    1442067
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Conference: 2013 Midwest Plant Cell Dynamics Meeting being held June 5-7, 2013 in Madison, WI
会议:2013 年中西部植物细胞动力学会议于 2013 年 6 月 5 日至 7 日在威斯康星州麦迪逊举行
  • 批准号:
    1339477
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Conference: Midwest Plant Cell Dynamics Meeting being held June 20-22, 2012 in Wisconsin, Madison
会议:中西部植物细胞动力学会议将于 2012 年 6 月 20 日至 22 日在威斯康星州麦迪逊市举行
  • 批准号:
    1238380
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: Collaborative Research: Novel micromechanical and computational approaches to discover the mechanisms of symmetry breaking and polarized growth in dicot pavement cells
EAGER:协作研究:新的微机械和计算方法,用于发现双子叶植物路面细胞对称性破缺和极化生长的机制
  • 批准号:
    1249652
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Novel Quantitative Proteomic Methods to Discover and Localize Endogenous Protein Complexes
发现和定位内源蛋白质复合物的新定量蛋白质组学方法
  • 批准号:
    1127027
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

E3连接酶RNF213导致PGR缺陷在子宫内膜蜕膜化中的作用机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
孕激素通过 PGR/RUNX 调控胎盘 ASPROSIN 转录介 导妊娠期糖尿病
  • 批准号:
    2024JJ5350
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
通过构建Pgr-Cas9工具小鼠研究Hippo通路效应因子Yap1/Wwtr1在蜕膜化过程中的作用
  • 批准号:
    32370913
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
海洋硅藻PGR5/PGRL1蛋白感知和适应波动光的作用机制研究
  • 批准号:
    42276146
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目
KLF12通过调控PGR和GDF10的表达抑制孕激素诱导子宫内膜癌细胞分化的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
HBP1调节PGR转录活性在胚胎植入及妊娠维持中的作用机制
  • 批准号:
    82160296
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    34.00 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
靶向PGR阳性乳腺癌的多功能钌配合物合成及其抗肿瘤机制研究
  • 批准号:
    21501074
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: RESEARCH-PGR: Development of epigenetic editing for crop improvement
合作研究:RESEARCH-PGR:用于作物改良的表观遗传编辑的开发
  • 批准号:
    2331437
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: TRTech-PGR TRACK: Discovery and characterization of small CRISPR systems for virus-based delivery of heritable editing in plants.
合作研究:TRTech-PGR TRACK:小型 CRISPR 系统的发现和表征,用于基于病毒的植物遗传编辑传递。
  • 批准号:
    2334028
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
TRTech-PGR: PlantTransform: Boosting Agrobacterium-mediated transformation efficiency in the orphan crop tef (Eragrostis tef) for trait improvement
TRTech-PGR:PlantTransform:提高孤儿作物 tef(画眉草 tef)中农杆菌介导的转化效率,以改善性状
  • 批准号:
    2327906
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RESEARCH-PGR: Cycling to low-temperature tolerance
研究-PGR:循环到耐低温
  • 批准号:
    2332611
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: RESEARCH-PGR: Development of epigenetic editing for crop improvement
合作研究:RESEARCH-PGR:用于作物改良的表观遗传编辑的开发
  • 批准号:
    2331438
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: TRTech-PGR TRACK: Discovery and characterization of small CRISPR systems for virus-based delivery of heritable editing in plants.
合作研究:TRTech-PGR TRACK:小型 CRISPR 系统的发现和表征,用于基于病毒的植物遗传编辑传递。
  • 批准号:
    2334027
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RESEARCH-PGR: Unlocking the Genetic and Epigenetic Basis of Cereal Crop Adaptation to Acidic Soil Regions
研究-PGR:揭示谷物作物适应酸性土壤地区的遗传和表观遗传基础
  • 批准号:
    2328611
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RUI: RESEARCH-PGR Meeting Future Food Demands: Phosphoproteomics to Unravel Signaling Pathways in Soybean's Response to Phosphate and Iron Deficiency
合作研究:RUI:RESEARCH-PGR 满足未来食品需求:磷酸蛋白质组学揭示大豆对磷酸盐和铁缺乏的反应的信号通路
  • 批准号:
    2329893
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RUI: RESEARCH-PGR Meeting Future Food Demands: Phosphoproteomics to Unravel Signaling Pathways in Soybean's Response to Phosphate and Iron Deficiency
合作研究:RUI:RESEARCH-PGR 满足未来食品需求:磷酸蛋白质组学揭示大豆对磷酸盐和铁缺乏的反应的信号通路
  • 批准号:
    2329894
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
TRTech-PGR: Unlocking Bread Wheat Genome Diversity: Foundational Genome Sequences and Resources to Advance Breeding and Biotechnological Improvement of a Global Food Security Crop
TRTech-PGR:解锁面包小麦基因组多样性:促进全球粮食安全作物育种和生物技术改进的基础基因组序列和资源
  • 批准号:
    2322957
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 229.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了