棉花黄萎病菌中硫氨素转运蛋白及其在硫氨素代谢途径的调控机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772244
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1407.植物保护新技术
  • 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

Verticillium dahliae, the pathogen of Verticillium Wilt of Cotton, has a very complex pathogenic mechanism. Our previous study indicated a close association between Verticillium dahilae thiamine transporter (VdThit) and the fungal pathogenicity. Transgenic Nicotiana benthamiana expressing dsRNA against VdThit (dsVdThit) were significantly resistant to V. dahliae. VdThit also plays an important role in the regulation of thiamine metabolism pathway along with VdSti35 and Vdthi11 genes. In this project, the VdThit gene deletion mutant and complementary strains have been obtained. Furthermore, gene disruption mutants and complementary strains for VdSti35 and Vdthi11 will be constructed further analyse the expression profiles to investigate the regulation among these genes. The pyruvate level and polypeptides differences will be detected using GC-MS and MALDI-TOF analysis, respectively. DsVdThit transgenic cotton would be generated using Agrobacterium mediated transformation (AMT) and inoculated with Vd-GFP, Vd-RFP, Vd-YFP and wild-type (Wt) strains. The related genes’ expression level, pyruvate level and polypeptides differences of strains, isolated fungi from transgenic and Wt plants, would be analyzed. Meanwhile, the florescence would be observed during different stages of fungal infection, such as invasion, colonization and spore production using confocal microscope. The main goal of this project is to investigate the molecular mechanism of VdThit in regulation of thiamine metabolism pathway and the interaction between transgenic cotton and fungi. The outcome of this project will provide a theoretical basis for thiamine metabolism and cultivation of transgenic cotton against V. dahliae.
棉花黄萎病的致病菌是大丽轮枝菌,致病机理非常复杂。我们已有的研究表明,其硫胺素转运蛋白(VdThit)与致病性密切相关;dsVdThit转基因烟草抗病性提高;与VdSti35和Vdthi11共同调控硫氨素代谢通路。本项目以VdThit突变体和回补体入手,构建VdSti35和Vdthi11突变体和回补体,进行表达谱分析基因间调控关系;利用GC-MS分析丙酮酸代谢变化及MALDI-TOF分析多肽和分泌蛋白差异。获得dsVdThit转基因棉花,分析与野生型植株抗病性差异,分离病原菌进行生理检测、表达谱分析、GC-MS分析以及MALDI-TOF分析。在已获得转YFP、GFP和RFP菌株的基础上,观察其在野生型及转基因棉花中侵染、定殖和繁殖过程。旨在探讨VdThit在硫氨素代谢通路中调控机制及转基因棉花与病原菌互作的分子机理,为棉花黄萎病中硫氨素代谢途径以及培育抗黄萎病棉花新种质材料提供理论基础。

结项摘要

棉花黄萎病是由大丽轮枝菌引起的一种土传维管束真菌病害,侵染范围非常广泛。鉴于其严重的危害性,探究大丽轮枝菌致病机理和寄主与病原菌之间的相互作用机制一直是研究的热点,从而提高寄主植物体对大丽轮枝菌的抗病性是亟待解决的关键问题。.项目前期发现,大丽轮枝菌硫胺素转运蛋白(VdThit)与病原菌生长发育、产孢量及致病性密切相关;与VdSti35和Vdthi11共同调控硫氨素代谢通路,并且dsVdThit转基因烟草抗病性显著提高。因此,本项目以大丽轮枝菌硫胺素代谢关键基因VdSti35和Vdthi11为研究对象,构建突变体和回补体,深入其在菌落直径、产孢量以及致病力中的作用,并通过表达谱分析基因间调控关系;利用GC-MS分析丙酮酸代谢变化及MALDI-TOF分析多肽和分泌蛋白差异,揭示该基因在病原菌次级代谢中的功能。同时,构建含有mcherry标签的大丽轮枝菌,通过分子手段以及荧光显微镜技术实时监测病原菌在植物体内的侵染、定殖和增殖过程。构建了病原菌致病关键基因VdFreB、VdAK、VdPLP和VdOGDH的突变体和回补体,并通过一系列分子生物学手段揭示了其在生长发育及致病过程中的生物学功能。此外,利用分别构建病原菌VdEG、VdPLP和VdPRMT1基因的HIGS质粒,并转化烟草,通过病情指数及分子生物学检测,获得了最佳RNAi区段。总之,本项目阐释了转基因烟草体内的dsRNA与病原菌互作机制,并开展了病原菌关键致病基因的生物学功能研究,为后续科研工作的开展提供了坚实的理论基础和数据支撑。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(4)
FreB is involved in the ferric metabolism and multiple pathogenicity-related traits of Verticillium dahliae
FreB 参与大丽黄萎病菌的铁代谢和多种致病性相关性状
  • DOI:
    10.1007/s00294-017-0780-x
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Current Genetics
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Rehman Latifur;Su Xiaofeng;Li Xiaokang;Qi Xiliang;Guo Huiming;Cheng Hongmei
  • 通讯作者:
    Cheng Hongmei
VdOGDH is involved in energy metabolism and required for virulence of Verticillium dahliae
VdOGDH 参与能量代谢,是大丽黄萎病菌毒力所必需的
  • DOI:
    10.1007/s00294-019-01025-2
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    CURRENT GENETICS
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Li, Xiaokang;Su, Xiaofeng;Cheng, Hongmei
  • 通讯作者:
    Cheng, Hongmei
Host-Induced Gene Silencing of an Adenylate Kinase Gene Involved in Fungal Energy Metabolism Improves Plant Resistance to Verticillium dahliae
宿主诱导的参与真菌能量代谢的腺苷酸激酶基因沉默可提高植物对大丽黄萎病的抗性
  • DOI:
    10.3390/biom10010127
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    BIOMOLECULES
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Su, Xiaofeng;Lu, Guoqing;Cheng, Hongmei
  • 通讯作者:
    Cheng, Hongmei
mCherry-Labeled Verticillium dahliae Could Be Utilized to Investigate Its Pathogenicity Process in Nicotiana benthamiana.
mCherry 标记的大丽轮枝菌可用于研究其在本塞姆氏烟草中的致病过程
  • DOI:
    10.3390/genes9100508
  • 发表时间:
    2018-10-18
  • 期刊:
    Genes
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Su X;Lu G;Rehman L;Li X;Sun L;Guo H;Cheng H
  • 通讯作者:
    Cheng H
The dynamic transcriptome and metabolomics profiling in Verticillium dahliae inoculated Arabidopsis thaliana.
接种大丽黄萎病拟南芥的动态转录组和代谢组学分析
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-33743-x
  • 发表时间:
    2018-10-18
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Su X;Lu G;Guo H;Zhang K;Li X;Cheng H
  • 通讯作者:
    Cheng H

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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]
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          K --> L[研究结束]
      
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