花铃期干旱影响棉花花粉育性的生理生化机制与调控

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31901463
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    胡伟
  • 依托单位：
    南京农业大学
  • 学科分类：
    C1311.其他作物栽培学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The national policy points out that cotton production will focus on dry and saline-alkali areas. However, drought events occur frequently in these areas. It was observed that drought stress during flowering and boll setting stage could result in the increase of seed abortion rate in cotton production, which is closely related to the altered pollen fertility. In this study, drought experiments will be conducted with a drought-sensitive cotton cultivar and a drought-tolerance cotton cultivar. The research content will focus on the sensitivity of pollen at different developmental stages to drought stress, and the changes of pollen fertility, morphological structure, and physiological and biochemical activities under drought stress occurring at the most sensitive stage to elucidate the mechanism of drought affecting cotton pollen fertility. On this basis, appropriate concentrations of exogenous hormones will be screened and then are applied to the drought-stressed pollen to study their effects in regulating pollen fertility under drought stress. Through this study, it will be understood about the mechanism of drought affecting cotton pollen fertility and the regulation of exogenous hormones on drought-stressed pollen, which finally can provide the theoretical basis for the exploration of appropriate and timely drought-resistant cultivation measures in production.
国家宏观调控正引导棉花种植向干旱、盐碱地区转移，这些地区的气候特点决定了棉花生产遭遇干旱事件的概率增加。且目前生产中经常发生的棉花蕾铃发育期干旱胁迫，显著增加了不孕籽率。而不孕籽产生与棉花花粉育性变化密切相关。因此，本项目选择干旱敏感、弱敏感棉花品种在花粉发育阶段设置干旱试验，研究棉花花粉发育不同阶段的干旱敏感性；并在干旱敏感阶段，对不同处理下的棉花花粉“育性变化-形态结构改变-物质和酶学基础差异-同工酶谱和关键基因表达差异”进行剖析研究，逐步深入阐述干旱影响棉花花粉育性的机制；在此基础上，筛选并施用适宜浓度的外源植物激素，研究其调控干旱胁迫下花粉育性变化的效应。研究结果可为生产上适时、适度采取抗旱栽培调控措施提供理论依据。

结项摘要

棉花种植正向干旱盐碱地区转移，导致棉花生产易遭遇干旱事件，影响棉花花粉育性及产量。因此，本项目选择干旱敏感(豫早棉9110)、弱敏感棉花品种(德夏棉1号)设置干旱试验，研究了棉花花粉育性及生理生化机制的变化，并进行了外源褪黑素施用效果探索，取得如下进展：(1)花粉发育不同阶段干旱胁迫均对小孢子细胞学结构产生了不同的消极影响，均会降低花粉育性，其中减数分裂期干旱对花粉育性的不利影响最显著。(2)减数分裂期干旱胁迫抑制了两品种花粉成熟期花药蔗糖合成酶、酸性转化酶活性，导致成熟期花药葡萄糖含量减少；而蔗糖转运基因GhSUT3A/D、GhSWEET55表达下调导致最终蔗糖含量减少；尽管减数分裂期干旱导致花粉成熟期存在较高的颗粒结合型淀粉合成酶活性，但腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性降低，最终导致淀粉含量下降。与德夏棉1号相比，豫早棉9110 受旱后，成熟期花药GhSUT9、GhSUT3A/D、GhSWEET55基因表达下调幅度更大，对蔗糖转运抑制效应更强，导致蔗糖含量更低；AGPase活性下降幅度更大，导致淀粉含量积累更少，这是其受旱后花粉育性较德夏棉1号下降更显著的一个重要原因。(3)减数分裂期干旱胁迫破坏了花药活性氧代谢系统，至花粉成熟期，尽管两品种花药过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性增强且抗坏血酸(AsA)及谷胱甘肽(GSH)含量上升，但仍存在大量O2.-及H2O2含量，引起丙二醛含量增加。与德夏棉1号相比，豫早棉9110受旱后花粉成熟期POD、CAT 活性及AsA、GSH含量增幅较小，导致O2.-、H2O2含量积累较多，这是其受旱后花粉育性较德夏棉1号下降更显著的另一个重要原因。(4)外源褪黑素可以缓解受旱棉花花药水分状况，增加花粉育性，其中200 μM的效果较好。本研究结果可为棉花生产上适时、适度采取抗旱栽培调控措施提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Soil drought decreases oil synthesis and increases protein synthesis in cottonseed kernel during the flowering and boll formation of cotton
棉花开花和结铃过程中，土壤干旱会降低棉籽仁中的油脂合成并增加蛋白质合成
  • DOI：
    10.1016/j.envexpbot.2022.104964
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Yuxia Li;Wei Hu;Tim L. Setter;Jiaqi He;Jie Zou;Honghai Zhu;Gaoyuan Zheng;Wenqing Zhao;Youhua Wang;Binglin Chen;Yali Meng;Shanshan Wang;Zhiguo Zhou
  • 通讯作者：
    Zhiguo Zhou
Beneficial effects of abscisic acid and melatonin in overcoming drought stress in cotton (Gossypium hirsutum L.)
脱落酸和褪黑激素对克服棉花干旱胁迫的有益作用（Gossypium hirsutum L.）
  • DOI：
    10.1111/ppl.13550
  • 发表时间：
    2021-09-18
  • 期刊：
    PHYSIOLOGIA PLANTARUM
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Hu, Wei;Zhang, Jipeng;Yu, Runxing
  • 通讯作者：
    Yu, Runxing
Dynamic roles of mesophyll conductance and electron transport rate in the decline of cotton photosynthesis during drought duration
干旱期间叶肉电导和电子传输速率在棉花光合作用下降中的动态作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    The Plant Journal
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jie Zou;Wei Hu;Yuxia Li;Honghai Zhu;Jiaqi He;Youhua Wang;Yali Meng;Binglin Chen;Wenqing Zhao;Shanshan Wang;Zhiguo Zhou
  • 通讯作者：
    Zhiguo Zhou
Drought deteriorated the nutritional quality of cottonseed by altering fatty acids and amino acids compositions in cultivars with contrasting drought sensitivity
干旱通过改变具有对比干旱敏感性的品种中的脂肪酸和氨基酸组成来恶化棉籽的营养品质
  • DOI：
    10.1016/j.envexpbot.2021.104747
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Yuxia Li;Jie Zou;Honghai Zhu;Jiaqi He;Tim L. Setter;Youhua Wang;Yali Meng;Binglin Chen;Wenqing Zhao;Shanshan Wang;Wei Hu;Zhiguo Zhou
  • 通讯作者：
    Zhiguo Zhou
Influence of drought stress on pistil physiology and reproductive success of two Gossypium hirsutum cultivars differing in drought tolerance
干旱胁迫对两个耐旱性不同的陆地棉品种雌蕊生理和繁殖成功率的影响
  • DOI：
    10.1111/ppl.13030
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Physiologia Plantarum
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Hu Wei;Huang Yanjun;Bai Hua;Liu Yu;Wang Shanshan;Zhou Zhiguo
  • 通讯作者：
    Zhou Zhiguo

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其他文献

社会拒绝与大学生抑郁情绪的关系:情绪觉察的中介作用和微信亲子沟通的调节作用
  • DOI：
    10.16719/j.cnki.1671-6981.20220517
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    心理科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王琼;亓伊静;胡伟;陈慧玲
  • 通讯作者：
    陈慧玲
Switchable Fresnel lens based on hybrid photo-aligned dual frequency nematic liquid crystal
基于混合光配向双频向列液晶的可切换菲涅尔透镜
  • DOI：
    10.1364/ome.7.000008
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Optical Materials Express
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    王骁乾;杨魏强;刘桢;段薇;胡伟;郑致刚;沈冬;VLADIMIR G. CHIGRINOV;HOI-SING KWOK
  • 通讯作者：
    HOI-SING KWOK
基于能值的中国海洋生态经济系统发展效率
  • DOI：
    10.15957/j.cnki.jjdl.2018.08.020
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    经济地理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡伟;韩增林;葛岳静;胡渊;张耀光;彭飞
  • 通讯作者：
    彭飞
Parameters estimation using mABC algorithm applied to distributed tracking control of unknown nonlinear fractional-order multi-agent systems
mABC算法参数估计应用于未知非线性分数阶多智能体系统分布式跟踪控制
  • DOI：
    10.1016/j.cnsns.2019.104933
  • 发表时间：
    2019-12
  • 期刊：
    Communications in Nonlinear Science & Numerical Simulation
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    胡伟;闻国光;Rahmani Ahmed;于永光
  • 通讯作者：
    于永光
镍基自润滑涂层的摩擦学性能
  • DOI：
    10.16078/j.tribology.2018.05.009
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    摩擦学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙洋;李文生;胡伟;杨军;朱圣宇;范祥娟
  • 通讯作者：
    范祥娟

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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