转抗病基因甘蔗遗传稳定性和抗病机制的研究

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基本信息

项目摘要

Sugarcane is one of the most important sugar and economic crops in China. The fungus diseases in sugarcane are increasing seriously. Cultivate new varieties with fungal disease resistance is one of the main goals of the sugarcane breeding. This project is based on genetic transformation of sugarcane and obtained the disease-resistant transgenic lines. Focus on solving this major problem of sugarcane production and sugar industry facing currently and in future, we will research the genetic stability and disease-resistant mechanism of transgenic sugarcane which were integrated with gene of Medicago sativa defensin 1, Medicago truncatula defensin 4 and Killer protein 4 through the techniques of molecular biology, plant physiology, pathology and genetics in combined. The stability and broad spectrum of transgenic sugarcane resistance to major fungal diseases will be evaluated by infecting spontaneously in the disease field, such as sugarcane smut. The physiological and biochemical mechanism for disease-resistant of transgenic sugarcane will be clarified by research on physiological and biochemical changes of sugarcane and the process of production and transduction of systemic acquired resistance signal cytokine after inoculated with pathogens. The molecular basis of interaction between sugarcane and pathogens will be explored by studying the proteins basis of the interactions and the relationship between target gene expression and disease resistance. It would lay theoretical foundation and provide high-quality materials for broad-spectrum disease-resistant sugarcane breeding with genetic engineering technology.
甘蔗是我国最重要的糖料作物和经济作物,真菌病害对其危害日益严重,培育抗真菌病害的新品种是甘蔗育种的一个主要目标。本项目是在对甘蔗遗传转化获得抗病转基因工程植株的基础上,从解决当前和今后甘蔗生产和制糖业所面临的重大问题出发,通过分子生物学、植物生理学、病理学、遗传学等多学科相结合,对转MsDef1、MtDef4和KP4基因甘蔗遗传稳定性和抗病机制进行深入研究。通过在病地自发侵染,评价转基因甘蔗对抵抗甘蔗黑穗病等主要真菌病害的稳定性和广谱性;通过检测接种病原菌后甘蔗的生理生化变化,系统获得性抗性信号因子的产生和转导过程的研究,阐明转基因甘蔗抗病生理生化机制;通过病原菌与甘蔗互作的蛋白质基础以及目的基因表达与抗病性关系的研究,探讨甘蔗与致病菌互作的分子基础,从而为进一步利用基因工程技术培育甘蔗广谱抗病品种奠定理论基础和提供优质材料。

结项摘要

甘蔗是我国最重要的糖料作物和经济作物,真菌病害对其危害日益严重,培育抗真菌病害的新品种是甘蔗育种的一个主要目标。本项目是在对甘蔗遗传转化获得抗病转基因工程植株的基础上,从解决当前和今后甘蔗生产和制糖业所面临的重大问题出发,通过分子生物学、植物生理学、病理学、遗传学等多学科相结合,对转MsDef1、MtDef4和KP4基因甘蔗遗传稳定性和抗病机制进行深入研究。.通过对转基因甘蔗T1至T3代植株进行PCR扩增、Southern杂交、RT-PCR、Q-RT-PCR、Bar免疫/检测试纸条等分子检测,证明外源基因MsDef1、MtDef4和KP4已经整合到甘蔗基因组中,拷贝数为1-3个,并能够正常表达翻译,外源基因在不同株系中的表达量不同,转基因的拷贝数与其相对表达量成正比。通过连续几年田间抗病性鉴定,证明外源基因MsDef1、MtDef4和KP4导入甘蔗提高了转基因植物对黑穗病的抗性且抗病性能稳定地进行遗传。经过筛选获得6个抗病性强并能稳定遗传的转基因甘蔗株系,并且其产量和蔗糖分与非转基因甘蔗无显著差异。通过分析转MsDef1、MtDef4和KP4基因甘蔗株系接种甘蔗黑穗病菌前后,植株中活性氧含量、防御酶系活性、次生代谢产物含量、内源激素含量等物质变化,发现接种黑穗病菌后,转基因甘蔗植株叶片中超氧阴离子自由基和过氧化氢的含量低于非转基因甘蔗,表明转基因甘蔗受活性氧的伤害小于非转基因甘蔗;转基因甘蔗植株叶片防御酶中POD、SOD、PAL的活性高于非转基因甘蔗,而CAT和PPO的活性与非转基因甘蔗没有显著差别;转基因甘蔗的次生代谢产物(总酚和类黄酮)和内源激素(水杨酸和乙烯)的含量变化与非转基因甘蔗无显著差别;转基因甘蔗的病程相关蛋白中几丁质酶活性与非转基因甘蔗无显著差异,但是β-1,3-葡聚糖酶活性却高于非转基因甘蔗。通过比较转MsDef1、MtDef4和KP4基因甘蔗与非转基因甘蔗接种甘蔗黑穗病菌后病原菌的生长增殖情况,发现转基因甘蔗植株中黑穗病菌的生长受到明显抑制。初步揭示了转基因甘蔗抗病的分子机制。本项目的完成为甘蔗抗病育种和抗病机制的研究奠定了坚实的基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
带黑穗病菌蔗种的种植对蔗茎产量和蔗糖分的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    热带作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文治;杨本鹏;熊国如;冯翠莲;蔡文伟;王俊刚;赵婷婷;张树珍
  • 通讯作者:
    张树珍
基于PCR和蛋白检测分析多基因转化甘蔗的遗传稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文治;杨本鹏;冯翠莲;冯小艳;蔡文伟;熊国如;王俊刚;武媛丽;沈林波;张树珍
  • 通讯作者:
    张树珍
抗除草剂bar基因与EPSPS基因在转基因甘蔗中的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文治;杨本鹏;蔡文伟;熊国如;王俊刚;冯翠莲;武媛丽;沈林波;张树珍
  • 通讯作者:
    张树珍
甘蔗褐条病病原菌分离鉴定及其室内毒力的测定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    热带作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱双宏;沈林波;熊国如;王俊刚;冯翠莲;赵婷婷;张树珍
  • 通讯作者:
    张树珍
Efficient Sugarcane Transformation via bar Gene Selection
通过 bar 基因选择实现高效甘蔗转化
  • DOI:
    10.1007/s12042-017-9186-7
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    TROPICAL PLANT BIOLOGY
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Wang, W. Z.;Yang, B. P.;Zhang, S. Z.
  • 通讯作者:
    Zhang, S. Z.

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其他文献

52个甘蔗品种在广西受病毒侵染情况
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    热带作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈林波;吴楠楠;冯小艳;熊国如;赵婷婷;王文治;王俊刚;张树珍
  • 通讯作者:
    张树珍
甘蔗转基因甘露糖筛选系统的建立 优先出版版本
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文治;杨本鹏;蔡文伟;冯翠莲;王俊刚;熊国如;张树珍
  • 通讯作者:
    张树珍
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    热带作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯翠莲;张树珍
  • 通讯作者:
    张树珍
抗真菌KP4 蛋白的原核表达载体构建与表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
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甘蔗单糖转运蛋白基因ShSTP7序列分析及组织表达特征测定
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张树珍

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张树珍的其他基金

利用双链RNA分解酶基因pac1培育广谱抗病毒甘蔗新种质
  • 批准号:
    31771865
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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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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