生长素介导WOX调控百合胚性细胞形成的分子机理
批准号:
31872150
项目类别:
面上项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
孙红梅
依托单位:
学科分类:
C1507.观赏园艺学
结题年份:
2020
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王志平、杨越、李宏宇、孙悦、李敏、朱迎迎
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中文摘要
百合是世界范围内的著名球根类观赏植物和经济作物。体细胞胚发生是最有希望解决百合种球培育、种质保存和遗传性状改良等问题的重要再生途径。目前植物体细胞胚的发生机制尚未得到全面阐述。本研究在明确百合体细胞胚起源方式、胚性细胞出现的时间节点,并初步证实生长素对体细胞胚性程序启动的先决作用的基础上,聚焦于体细胞胚发生初期体细胞胚性获得这一关键环节,以胚性细胞出现的早期标志WUSCHEL蛋白的同源框蛋白WOX为切入点,揭示WOX在生长素介导百合胚性细胞形成中的关键作用;进一步通过探究生长素信号通路上关键调控因子ARF蛋白与目标WOX间可能的互作关系,试阐释在生长素诱导百合胚性细胞形成中ARF蛋白对WOX的上游调控作用。研究结果将为系统深入研究百合体细胞胚发生的分子机制奠定理论基础,并为其他植物的体细胞胚发生研究提供研究思路。
英文摘要
Lily is the famous bulbous ornamental plants and economic crops in the world. Somatic embryogenesis is the most promising regeneration pathway to solve problems of bulb production, germplasm preservation and genetic improvement in Lilium. So far, the mechanism of somatic embryogenesis in various plants has not been fully elucidated. In our previous work, the origin style of somatic embryogenesis, the time node at which embryonic cells appear had already been clarified, and the essential role of auxin on the initiation of somatic embryogenic process was preliminary confirmed in Lilium pumilum. In this study, we focus on the embryogenic property acquisition of somatic cell at the very early stage of embryogenesis and take the WOX protein, the homeobox protein of WUSCHEL usually been regarded as early marker of the appearance of embryonic cells, as the study entry point, trying to reveal the key role of WOX in embryogenic cell formation of lily induced by auxin. Further, the possible interaction between ARF protein, the key regulatory factor in auxin signaling pathway, and target WOX will be explored, thus may reveal the upstream regulation of ARF protein on WOX in lily embryogenic cell formation induced by auxin. The results of this study will lay a theoretical foundation for the systematic study of the molecular mechanism about somatic embryogenesis in Lilium and provide research ideas for the study of somatic embryogenesis in other plants.
体细胞胚发生作为一种再生方式具有遗传稳定性高、诱导周期短、繁殖系数高等优点,基于体细胞胚发生的百合鳞茎繁殖、资源保存与遗传性状改良等对百合产业发展具有重要意义。植物体胚发生的分子机制尚未得到全面解析。目前已知WOX家族基因在细胞分裂分化及干细胞稳定性维持方面重要作用,但WOX是否直接调控体胚再生尚不明确。WOX与生长素通路关键响应因子ARF的关系尚未见报道。本项目聚焦于百合体细胞胚性获得这一关键节点,借助第三代全长转录组测序、染色体步移、亚细胞定位、酵母单杂交、酵母双杂交、基因过表达和CRISPR/Cas9基因编辑等技术手段,研究了WOX在外源生长素PIC诱导百合胚性细胞形成中的调控作用。主要结论如下:1.外源生长素类物质PIC诱导3d即可使外植体获得体细胞胚发生能力,第9天形成胚性细胞团,生长素运输抑制剂TIBA可以显著抑制胚性细胞形成,说明外源PIC诱导是百合体细胞胚性获得的必要条件。2.LpWOX9、LpWOX13以及LpARF2、LpARF3、LpARF7、LpARF12、LpARF15和LpARF19在百合体胚诱导初期显著差异表达,表明生长素信号通路及WOX家族基因在百合胚性细胞形成过程中发挥重要作用。3.通过酵母双杂交研究证实LpARF19与LpWOX9在蛋白水平互作,参与生长素介导的百合体胚发生。4.LpARF7、LpARF15和LpARF19均能够结合LpWOX9和LpWOX13启动子,在转录水平调控WOX表达进而影响百合胚性细胞形成。5.长素运输相关基因LpABCB21和LpPILS7在体细胞胚发生过程中显著差异表达,LpABCB21能够调控体细胞胚的早期形成,LpPILS7主要调控体细胞胚诱导效率。本研究初步探明了外源生长素PIC通过下游响应因子ARF蛋白实现对WOX基因表达的直接调控,进而对百合胚性细胞形成发挥调控作用。本研究结果为揭示百合体细胞胚性获得的分子机制奠定了基础,为丰富植物细胞全能性研究提供了理论依据。
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
Autopolyploid induction via somatic embryogenesis in Lilium distichum Nakai and Lilium cernuum Komar
通过体细胞胚胎发生诱导百合 Nakai 和百合 Komar 的同多倍体
DOI:10.1007/s11240-019-01671-x
发表时间:2019-11-01
期刊:PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE
影响因子:3
作者:Fu, Linlan;Zhu, Yingying;Sun, Hongmei
通讯作者:Sun, Hongmei
Establishment of Efficient Genetic Transformation Systems and Application of CRISPR/Cas9 Genome Editing Technology in Lilium pumilum DC. Fisch. and Lilium longiflorum White Heaven
百合高效遗传转化体系的建立及CRISPR/Cas9基因组编辑技术的应用。
DOI:10.3390/ijms20122920
发表时间:2019-06
期刊:International Journal of Molecular Sciences
影响因子:5.6
作者:Yan Rui;Wang Zhiping;Ren Yamin;Li Hongyu;Liu Na;Sun Hongmei
通讯作者:Sun Hongmei
Full-Length Transcriptome Analysis of the ABCB, PIN/PIN-LIKES, and AUX/LAX Families Involved in Somatic Embryogenesis of Lilium pumilum DC. Fisch.
参与百合体细胞胚胎发生的 ABCB、PIN/PIN-LIKES 和 AUX/LAX 家族的全长转录组分析。
DOI:10.3390/ijms21020453
发表时间:2020
期刊:International Journal of Molecular Sciences
影响因子:5.6
作者:Song Shengli;Wang Zhiping;Ren Yamin;Sun Hongmei
通讯作者:Sun Hongmei
High-efficiency somatic embryogenesis techniques for different hybrids of cut lilies
切花百合不同杂交种的高效体细胞胚胎发生技术
DOI:10.1007/s11240-020-01904-4
发表时间:2020-08
期刊:Plant Cell, Tissue and Organ Culture
影响因子:--
作者:Yan Rui;Wang Chunxia;Wang Jinxia;Nie Ruxia;Sun Hongmei
通讯作者:Sun Hongmei
Improvement of a Genetic Transformation System and Preliminary Study on the Function of LpABCB21 and LpPILS7 Based on Somatic Embryogenesis in Lilium pumilum DC. Fisch.
基于百合体细胞胚发生的遗传转化体系的完善及LpABCB21和LpPILS7功能的初步研究。
DOI:10.3390/ijms21186784
发表时间:2020-09-16
期刊:International journal of molecular sciences
影响因子:5.6
作者:Song S;Yan R;Wang C;Wang J;Sun H
通讯作者:Sun H
CDF转录因子响应GA信号调控百合鳞茎萌发的分子机制
- 批准号:32372741
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:孙红梅
- 依托单位:
外源生长素类物质PIC介导ABA调控百合体细胞胚发生的分子机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:孙红梅
- 依托单位:
内源诱捕靶标介导MIR171调控百合体细胞胚发生的功能解析
- 批准号:31672179
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:孙红梅
- 依托单位:
百合体细胞胚发生过程中关键miRNA与靶基因的网络调控研究
- 批准号:31471897
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:85.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:孙红梅
- 依托单位:
百合鳞茎“蔗糖-淀粉”代谢途径中SuSy和AI基因的生理功能研究
- 批准号:31171981
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:孙红梅
- 依托单位:
百合鳞茎发育的蔗糖降解模式及关键酶基因的时空表达
- 批准号:30972023
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:孙红梅
- 依托单位:
酚类物质对百合鳞茎休眠的生理调节作用研究
- 批准号:30400307
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:18.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:孙红梅
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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