高盐胁迫下水稻幼苗形成关键基因qSE3克隆与功能分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771757
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

It is a valuable way to solve the rice salinity damage by breeding salt-tolerant rice varieties with good seed vigour though understanding the molecular mechanism of rice seedling establishment under high salinity stress. In our previous study, a novel QTL qSE3 for seedling establishment located on rice chromosome 3 were identified under 300 mM NaCl condition in the salt-tolerant japonica landrace Jiucaiqing. It was mapped in the physical interval of 9.921 kb, and the candidate gene ion transporter was preliminarily confirmed in this region. In this study, the mutants of qSE3 created with CRISPR/Cas9 and T-DNA insert approach and the qSE3 overexpression transgenic lines obtained with Agrobacterium-mediated approach will be used to identify the function of qSE3. Through physiological, biochemical as well as molecular and bioinformatic techniques, it will be explored the possible physiological and molecular mechanism of qSE3 in promoting rice seed germination and seedling establishemnt. Meanwhile with more than 400 rice germplasms sequenced it will be identified the genetic variation and evolution of qSE3 and the polymorphism of qSE3 allele in order to develop the SNP haplotype of qSE3. The practical molecular markers of qSE3 will be developed using SNP haplotype, combined with high-density molecular linkage in the region of qSE3. The results will serve as the genetic improvement in salt tolerance of rice varieties through molecular breeding technology in the future.
揭示盐胁迫下水稻种子萌发和幼苗形成的分子遗传机理,选育和利用高种子活力耐盐水稻品种是解决水稻盐害最经济有效的方法。课题组已经在强耐盐粳稻地方品种韭菜青中检测到一个新的控制盐(300 mM NaCl)胁迫的幼苗形成关键基因qSE3,定位于水稻第3染色体9.921kb物理区间,初步确定是一个离子转运蛋白基因。本项目拟利用CRISPR/Cas9基因敲除技术获得候选基因的点突变体、购买获得候选基因的T-DNA插入突变体及利用农杆菌介导法获得的基因过量表达转基因植株验证基因功能;通过生理生化分析、基因表达分析及基因参与的信号通路分析,探讨qSE3候选基因作用的生理生化和分子机理;利用400份不同来源水稻资源的测序信息,进一步研究qSE3基因遗传多样性及进化,发掘目标基因单倍型SNP位点,开发与其紧密连锁的、实用的分子标记,为利用生物技术培育高种子活力耐盐水稻品种提供基础。

结项摘要

揭示盐胁迫下水稻种子萌发和幼苗形成的分子遗传机理,选育和利用高种子活力耐盐水稻品种是解决水稻盐害最经济有效的方法。课题组已经在强耐盐粳稻地方品种韭菜青中检测到一个新的控制盐(300 mM NaCl)胁迫的幼苗形成关键基因qSE3,定位于水稻第3染色体9.921kb物理区间,初步确定是一个钾离子转运蛋白基因OsHAK21。本项目进一步通过亲本间基因组序列比较和转基因验证,明确了qSE3目标候选基因为编码钾离子转运体基因OsHAK21基因。组织表达显示,OsHAK21在种子发育和盐胁迫下种子萌发过程的中有重要作用。同时,OsHAK21调控盐胁迫下种子萌发中钠钾离子含量、ABA和GA含量与相关基因表达和抗氧化活性氧系统(ROS)。转录组结果显示,qSE3涉及非生物胁迫响应代谢。表明,该基因可能通过影响钾离子稳态、植物激素ABA和GA途径与ROS途径调控盐胁迫下种子萌发和幼苗形成。另外,通过OsHAK21单倍型分析,测定到单倍型HAP3是OsHAK21基因一种优异单倍型,能够显著性提高盐胁迫下萌发与成苗能力。直播模拟试验,显示qSE3基因在盐胁迫下种子萌发幼苗形成中具有育种利用价值,同时获得具有应用价值的盐胁迫下高活力材料2份,这将有助于培育高活力水稻育种品种。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Identification and fine mapping of qGR6.2, a novel locus controlling rice seed germination under salt stress.
盐胁迫下控制水稻种子萌发的新位点qGR6.2的鉴定和精细定位
  • DOI:
    10.1186/s12870-020-02820-7
  • 发表时间:
    2021-01-09
  • 期刊:
    BMC plant biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zeng P;Zhu P;Qian L;Qian X;Mi Y;Lin Z;Dong S;Aronsson H;Zhang H;Cheng J
  • 通讯作者:
    Cheng J
A quantitative trait locus, qSE3, promotes seed germination and seedling establishment under salinity stress in rice
数量性状基因座 qSE3 在盐胁迫下促进水稻种子萌发和幼苗建立
  • DOI:
    10.1111/tpj.14181
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    He, Yongqi;Yang, Bin;Wang, Zhoufei
  • 通讯作者:
    Wang, Zhoufei
Genome-wide association analysis of panicle exsertion and uppermost internode in rice (Oryza sativa L.)
水稻穗外伸和最上部节间的全基因组关联分析(Oryza sativa L.)
  • DOI:
    10.1186/s12284-019-0330-x
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Rice
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Chengfang Zhan;Jiaxiao Hu;Qiao Pang;Bin Yang;Yanhao Cheng;Enshun Xu;Peiwen Zhu;Yingyi Li;Hongsheng Zhang;Jinping Cheng
  • 通讯作者:
    Jinping Cheng

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回交、DH和RIL偏分离群体遗传图谱的重新构建
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  • 作者:
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    滕胜

其他文献

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张红生的其他基金

水稻F-box蛋白HGR1调控籽粒灌浆速率的分子机制
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    2021
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水稻F-box蛋白HGR1调控籽粒灌浆速率的分子机制
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水稻锌指蛋白OsZFP介导的盐胁迫应答机理研究
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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