Functional and quantitative imaging study on maize kernel metabolism
玉米籽粒代谢的功能和定量成像研究
基本信息
- 批准号:411666988
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Maize kernels are the largest cereal grains and their endosperm is severely oxygen deficient during grain fill. This deficiency (hypoxia) requires specific adaptations at the molecular and biochemical level. In the previous project, we developed a mechanistic framework for establishment of, and acclimation to hypoxia in the maize endosperm. We uncovered a void network inside the kernel, having relevance for assimilate allocation, and identified metabolic pathways (genes, metabolites) which reciprocally respond to oxygen availability. Based on our findings and hypotheses, we generated novel genetic maize models with modulated expression of genes involved in low-O2 signaling/acclimation (transcription factors), mitochondrial metabolism (2-oxoglutarate dehydrogenase) and sugar cleavage (sorbitol dehydrogenase 1). The modulation of these targets is expected to induce changes in energy, redox and sugar metabolism, with relevance for kernel biosynthetic performance and sink strength. This new project aims to explore the functional significance of these targets. Specifically, we here aim a comprehensive characterization of the respective transgenic and mutant maize plants based on the combined use of magnetic resonance imaging and FTIR microspectroscopy for metabolite imaging. In addition, we will apply metabolite and transcript profiling (via LC/MS and RNASeq) for full biochemical and molecular characterization of kernel metabolism. The integrated approach will allow an evaluation of the relevance of selected genes for biosynthetic capabilities and grain filling in maize. The ultimate aim is to enhance our understanding of assimilate usage and yield generation in major cereal crops.
玉米仁是最大的谷物谷物,其胚乳在谷物填充过程中严重缺氧。这种缺乏(缺氧)需要在分子和生化水平上进行特定的适应。在上一个项目中,我们开发了一个机械框架,用于建立玉米胚乳中的缺氧和适应缺氧。我们在内核内发现了一个空隙网络,与分配相关,并确定了代谢途径(基因,代谢产物),该途径对氧气的供应有反应。基于我们的发现和假设,我们生成了与低O2信号/适应(转录因子),线粒体代谢(2-氧基谷物脱氢酶)和糖裂解(Sorbitolol脱氢酶1)相关的基因表达的新型遗传玉米模型。这些靶标的调节预计会引起能量,氧化还原和糖代谢的变化,并且与内核生物合成性能和下沉强度有关。这个新项目旨在探索这些目标的功能意义。具体而言,我们在这里是基于磁共振成像和FTIR微光谱对代谢物成像的磁共振成像和FTIR微光谱的综合使用的全面表征。此外,我们将应用代谢产物和转录物分析(通过LC/MS和RNASEQ),以进行核代谢的全生化和分子表征。综合方法将允许评估所选基因对玉米中生物合成能力和谷物填充的相关性。最终目的是增强我们对主要谷物作物中同化的使用和产生产生的理解。
项目成果
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