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核桃多酚调节因子JrTTG2调控干旱胁迫响应的功能机理研究

批准号:
31800510
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
杨桂燕
依托单位:
学科分类:
树木生物学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘玉林、马凯恒、汪蓉、陈淑雯、惠建超

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项目成果

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中文摘要
核桃是重要的木本油料植物,含有极高的与逆境响应密切相关的多酚类物质。但迄今关于核桃逆境适应机制方面的研究鲜见报道,特别是多酚调控基因的抗逆机制尚未见报道。WRKY是植物逆境响应中一类非常重要的转录因子,其中TTG2亚类与多酚合成调控相关。在前期研究中,我们发现核桃多酚调节因子TTG2基因(JrTTG2)能被干旱显著诱导,且可能参与干旱响应。在此基础上,本研究将获得JrTTG2基因的过表达和抑制表达核桃株系,研究其抗旱能力及对下游防卫反应基因的表达调控。用表达谱芯片技术比较转JrTTG2基因核桃与野生核桃的基因表达差异,确定JrTTG2调控的下游靶基因及抗逆调控途径;用染色质免疫共沉淀(ChIP)、酵母单杂交等技术鉴定JrTTG2识别的DNA及顺式作用元件,分析JrTTG2对下游靶基因的转录激活强度。通过这些研究阐明JrTTG2基因的抗旱功能及调控机理,为揭示核桃的逆境适应机制奠定基础。
英文摘要
Juglans regia is an important woody oil plant that contains extremely high polyphenols, which are closely related to stress response. However, there were few studies on adaptation mechanism of walnut tree to biotic and abiotic stress conditions, especial the stress resistance molecular mechanism of polyphenol regulatory genes has not been reported yet. WRKY is a very important transcription factor family in plant stress response, in which TTG2 subclass is involved in the regulation of polyphenol synthesis. In previous study, we obtained a polyphenol regulatory TTG2-like gene from J. regia (JrTTG2) that could be significantly induced by drought stress, and may participate in drought stress response. In this study, we will construct overexpression and RNAi-silence vector of JrTTG2 gene and transformed them into wild type J. regia, respectively, then the functions on drought resistance and regulation to the downstream defence genes will be clarified. The expression differences of downstream target genes among overexpression, RNAi-silence and WT walnut plants will be compared by chip technology, the downstream target genes regulated by JrTTG2 and the regulatory networks they participated in will be determined. The DNA and cis-acting elements recognized by JrTTG2 will be identified using chromatin immune coprecipitation (ChIP) and yeast one-hybrid assays; meanwhile, the transcriptional activation activity of JrTTG2 to the downstream genes will be illustrated; then the functional mechanism of drought regulation of JrTTG2 gene will be elucidated. This study will not only generate a foundation for further studying the adaptation mechanism to adverse stimulus, but also provide strong support for developing new suitable varieties of J. regia.
核桃是重要的木本经济油料植物,在区域经济发展中占有重要地位,但其产量品质受不同环境因子影响,尤其干旱对我国西北地区核桃的综合效益制约严重。然而,由于对干旱等逆境适应机制的不明确,核桃抗逆分子育种及抗逆科学管理远不能满足产业实际需求。为此,本研究以‘选择JrTTG2基因通过过表达和抑制表达探究其功能及对下游防卫反应相关基因的表达调控;用表达谱芯片技术比较转JrTTG2基因核桃与野生型(WT)之间的差异表达基因,确定JrTTG2调控的下游靶基因及抗逆调控网络;用染色质免疫共沉淀(ChIP)、酵母单杂交、瞬时共表达等方法研究JrTTG2识别的下游靶基因等’为研究内容;经研究获得过表达株系OE1、OE5和抑制表达株系SE2、SE3,通过比较OE1、OE5、SE2、SE3与WT在形态、生理等方面的差异,确定了JrTTG2基因在植株抵抗干旱胁迫中的正调节功能。发现JrTTG2基因的表达可影响多酚积累及防卫反应相关的PPO、TT1、TTG1、POD、GST、V-ATPase、P5CS、ZFP等基因的表达及其涉及的调控途径(ROS代谢、多酚累积、脯氨酸代谢、ABA信号等)。得知JrTTG2可识别WBOXHVISO1、WRKY71OS等元件,可直接识别JrPPO1、JrVHAc1、JrERF2-2、JrGSTU23等基因参与干旱响应。综合考虑核桃受干旱胁迫的响应及JrTTG2调控干旱的功能机制,我们总结出基于JrTTG2及其下游识别基因增强核桃抗旱性的调控机制模型。本研究结果不仅为深入解析核桃多酚类物质大量积累与逆境响应调控的分子机制奠定了基础,也为深入了解核桃的适应机制、推进核桃产业发展中的抗逆管理以及核桃抗逆分子育种提供了有力支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: --
发表时间: 2020
期刊: 西北林学院学报,
影响因子: --
作者: [王艺, 张尚昆, 赵翔, 刘玉梅, 赵焕元, 杨桂燕, 马凯恒]
通讯作者: 马凯恒
DOI: --
发表时间: 2019
期刊: 南京林业大学学报(自然科学版)
影响因子: --
作者: [李大培, 王艺, 张尚昆, 赵翔, 赵焕元, 刘玉梅, 杨桂燕]
通讯作者: 杨桂燕
DOI: --
发表时间: 2020
期刊: 南京林业大学学报(自然科学版)
影响因子: --
作者: [刘玉梅, 赵焕元, 崔茂凯, 王田雨, 高向倩, 杨桂燕]
通讯作者: 杨桂燕
DOI: --
发表时间: 2022
期刊: 植物研究
影响因子: --
作者: [马凯恒, 何佳凝, 谢牧洪, 任斌, 黄倩雪, 杨桂燕]
通讯作者: 杨桂燕
11
    R2R3-MYB转录因子JrMYB306介导的核桃对炭疽病的抗性机制研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      杨桂燕
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金