Dissecting heat stress responses in barley

剖析大麦的热应激反应

基本信息

  • 批准号:
    2886133
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Background: Impact of changing climatic conditions on global crop production. We need to increase the population to feed the world but while reducing the reliance on fertiliser application. One solution is to develop varieties that have improved soil resource capture and thus improved yield under suboptimal conditions. Crop yields are globally affected by abiotic stresses such as drought, salinity and waterlogging. Ubiquitin-mediated proteolysis via the Plant Cysteine Oxidase (PCO) branch of the PRT6 N-Degron pathway controls the plant response by regulating the turnover of proteins involved in sensing and/or conferring tolerance to abiotic stresses. Root cortical senescence (RCS). Importance of cortical senescence towards this especially improving yield while reducing metabolic burden of maintaining cortical tissues under abiotic stresses. RCS is a very important breeding target for edaphic stress tolerance. The fundamental understanding about genes and mechanisms controlling this process is missing. Interestingly, we recently observed that mutants in PRT6 N-degron pathway have increased RCS. This project focuses on newly discovered and uncharacterized N-Degron pathway substrates to shed light on their specific downstream stress regulation functions, offering new opportunities for stress resilience research. We have previously identified two such substrates, BERF1 and RAF; this project will study their specific roles as key regulators of environmental stress. A recent paper showed RAF and BERF1 were upregulated in a transcriptional analysis, which indicated their important role of these gene in the development of root cortical senescence (RCS). Thus, in this DTP project we aim to dissect this to improve our fundamental understanding about genes controlling this process and identify novel genetic components/solutions that could help us develop varieties tolerant to abiotic stresses.Work plan: Year 1: Map the development of root cortical senescence during drought in the mutant and WT. Decide zones and timepoints for sampling roots and perform RNAseq of mutant vs WT under control and drought stress and sample different zones, including RCS formation to understand genes expressed. Prioritise some candidates' genes based on previous work and its relevance in drought, etc.Year 2-3: Develop CRISPR, RNAi, reporter lines to validate downstream targets of PRT6 N-degron pathway functioning in regulating root cortical senescence. Year 3-4. Perform drought experiment in soil columns in Hounsfield facility. Harvest roots for Laser ablation tomography and see whether RCS formation is impaired in the mutant and its impact on the cost benefit of forming RCS in the mutant vs WT. Also study shoot physiological parameters using PhenoSpex trait finder in the Hounsfield facility. Year 4: Deploy novel genetic solutions to breeding companies. Project output and impact: This project focuses on newly discovered and uncharacterized N-Degron pathway substrates to shed light on their specific downstream stress regulation functions, offering new opportunities for stress resilience research. This project therefore combines fundamental research into understanding the drivers for abiotic stress resilience, with application to generate resilient barley for deployment.
背景:气候条件变化对全球作物生产的影响。我们需要增加人口来养活世界,但同时减少对化肥施用的依赖。一种解决方案是开发能够改善土壤资源捕获的品种,从而在次优条件下提高产量。全球农作物产量受到干旱、盐渍化和内涝等非生物胁迫的影响。通过PRT6 N-Degron通路的植物半胱氨酸氧化酶(PCO)分支,泛素介导的蛋白质水解通过调节参与感知和/或赋予非生物胁迫耐受性的蛋白质的转换来控制植物的反应。根皮质衰老(RCS)。皮质衰老对这方面的重要性,特别是在提高产量的同时减少在非生物胁迫下维持皮质组织的代谢负担。RCS是一种非常重要的抗土壤胁迫育种靶点。对控制这一过程的基因和机制的基本理解是缺失的。有趣的是,我们最近观察到PRT6 N-degron通路的突变体增加了RCS。本项目重点关注新发现和未表征的N-Degron通路底物,以揭示其特定的下游应力调节功能,为应力恢复研究提供新的机会。我们之前已经确定了两个这样的底物,BERF1和RAF;本项目将研究它们作为环境压力关键调节因子的具体作用。最近的一篇论文显示,在转录分析中,RAF和BERF1表达上调,这表明这些基因在根皮质衰老(RCS)的发展中起重要作用。因此,在这个DTP项目中,我们的目标是剖析这一点,以提高我们对控制这一过程的基因的基本理解,并确定新的遗传成分/解决方案,以帮助我们培育耐非生物胁迫的品种。工作计划:第1年:绘制突变体和WT在干旱期间根系皮层衰老的发展情况。确定取样区域和时间点,对对照和干旱胁迫下的突变体和WT进行RNAseq,取样不同区域,包括RCS形成,了解基因表达。根据以往的工作及其与干旱等的相关性,优先考虑一些候选基因。第2-3年:开发CRISPR, RNAi,报告细胞系,以验证PRT6 N-degron通路在调节根皮质衰老中的下游靶点。3 - 4年。在Hounsfield设施的土壤柱上进行干旱试验。收获根部进行激光消融断层扫描,观察突变体中RCS的形成是否受损,以及它对突变体中形成RCS的成本效益的影响。此外,在Hounsfield设施中使用PhenoSpex性状探测仪研究茎的生理参数。第四年:为育种公司部署新的遗传解决方案。项目产出和影响:本项目重点关注新发现和未表征的N-Degron途径底物,以揭示其特定的下游应力调节功能,为应力恢复研究提供新的机会。因此,该项目结合了基础研究,了解非生物胁迫恢复力的驱动因素,并应用于生产弹性大麦。

项目成果

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知道了