Novel-miR137通过调控ERF14基因介导的苹果轮纹病防御响应的分子机制研究
结题报告
批准号:
31872074
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
渠慎春
依托单位:
学科分类:
C1503.果树生长发育
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
庄维兵、侍婷、余心怡、孙超、龚洪泳、曹丽芳
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中文摘要
苹果轮纹病是我国苹果主要病害之一,严重危害苹果安全生产。因此,轮纹病抗性苹果品种的改良和培育具有重要的应用价值和科学意义。MicroRNA在植物病原菌防御响应中发挥重要作用,为分子育种提供了基因资源,但目前针对苹果轮纹病的MicroRNA研究相当匮乏。湖北海棠是我国特有苹果属野生种质,有很强的轮纹病抗性,而富士苹果对轮纹病的抗性较差,因此它们是研究苹果轮纹病抗性调控机制的理想材料。本课题组已经鉴定出一个响应于苹果轮纹病浸染的microRNA(novel-miR137),并验证其目标基因为AP2/ERF家族转录因子ERF14。在此基础上,本项目拟研究novel-miR137对ERF14的调控作用,明确它们在苹果轮纹病抗性中的功能,筛选可能的下游基因,进而揭示novel-miR137调控ERF14介导苹果轮纹病防御响应的分子调控机制,同时为应用miRNA资源选育优良抗病苹果新品系提供科学依据。
英文摘要
Apple ring rot disease is one of the major diseases of apple in China, which seriously endangers the apple production safety. Therefore, the improvement and cultivation of apple ring rot resistant apple varieties has important application value and scientific significance. MicroRNA plays important roles in the plant defense response to pathogens, and provides gene resources for molecular breeding. However, the current research of miRNAs on apple rot disease is rather deficient. Malus hupehensis is an endemic wild apple germplasm in China, which has strong resistance against apple ring rot disease, while Fuji apple has poor resistance. Thus, they are ideal materials for studying the regulatory mechanism of resistance to apple ring rot disease. We have identified a miRNA( novel-miR137) that responds to apple ring rot disease, and its target gene is an AP2/ERF family transcription factor ERF14. Based on the above results, we will identify the regulation of novel-miR137 to ERF14; clarify their function in the apple ring rot disease resistance; and screen possible downstream genes. And then, we will further reveal the molecular regulation mechanism of novel-miR137 mediated defense response against apple ring rot disease through regulating ERF14, which can provided a scientific basis for to breed new excellent disease-resistance apple lines.
MicroRNA介导的基因沉默是植物-病原菌相互作用中的重要基因表达调控途径。寄主miRNA可能激活免疫反应赋予植物抗病性,也可能促进病原菌的入侵和定殖。病原真菌引起的轮纹病是最主要的苹果病害之一,苹果属野生种质湖北海棠具有很强的轮纹病抗性,而‘富士’等苹果主栽品种的抗性较弱。本研究从抗性种质湖北海棠和感病品种‘富士’苹果中鉴定出响应于轮纹病侵染的非保守的miR137。长度为22nt的miR137直接靶向AP2/ERF转录因子ERF14,在AGO1蛋白的参与下通过碱基互补配对指导目标mRNA的剪切。miR137触发目标基因裂解产物衍生次级siRNA,引发级联沉默效应。miR137-ERF14模块在苹果的轮纹病抗性调控中具有重要意义。EMSA、酵母单杂交和过表达/沉默试验明确ERF14蛋白具有GCC-box和DRE/CRT序列的双重结合活性,直接激活苹果PR启动子诱导PR基因的表达,赋予苹果对轮纹病的抗病性,不仅延缓寄主症状发展,同时抑制病原菌的增殖。共表达分析证实miR137抑制ERF14介导的抗真菌免疫,是苹果轮纹病抗性的负调控因子。此外,两个苹果种质的miR137-ERF14表达水平与其对轮纹病病原菌侵染的敏感性密切相关。启动子分析表明,入侵的活性病原菌作用于其上的W-box顺式作用元件,激活MIR基因转录并诱导成熟miR137积累,作为潜在的真菌侵染策略。运用点突变等手段,研究发现湖北海棠miR137前体的变异碱基改变其二级结构,影响成熟miRNA的加工效率,进而减少病原菌诱导的miR137积累。miR137-ERF14的表达与调控差异可能是湖北海棠和‘富士’苹果的轮纹病抗性差异的原因之一。本研究揭示了miR137-ERF14苹果轮纹病抗性调控模块,为野生苹果种质的轮纹病抗性机制提供了新的分子基础,也为苹果-病原菌互作中miRNA的多层次表达调控机制带来新见解。
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:10.7685/jnau.202005022
发表时间:2021
期刊:南京农业大学学报
影响因子:--
作者:渠慎春;耿晓月;余心怡;曹丽芳
通讯作者:曹丽芳
MicroRNA397b negatively regulates resistance of Malus hupehensis to Botryosphaeria dothidea by modulating MhLAC7 involved in lignin biosynthesis
MicroRNA397b通过调节参与木质素生物合成的MhLAC7负调控湖北海棠对葡萄球菌的抗性
DOI:10.1016/j.plantsci.2019.110390
发表时间:2020
期刊:Plant Science
影响因子:5.2
作者:Yu Xinyi;Gong Hongyong;Cao Lifang;Hou Yingjun;Qu Shenchun
通讯作者:Qu Shenchun
MicroRNA candidate miRcand137 in apple is induced by Botryosphaeria dothidea for impairing host defense
苹果中的候选 MicroRNA miRcand137 由 Botryosphaeria dothidea 诱导,可损害宿主防御
DOI:10.1093/plphys/kiac171
发表时间:2022
期刊:Plant Physiology
影响因子:7.4
作者:Yu Xinyi;Hou Yingjun;Cao Lifang;Zhou Tingting;Wang Sanhong;Hu Kaixu;Chen Jingrui;Qu Shenchun
通讯作者:Qu Shenchun
DOI:10.1038/s41438-021-00701-0
发表时间:2021-10-11
期刊:Horticulture research
影响因子:8.7
作者:Hou Y;Yu X;Chen W;Zhuang W;Wang S;Sun C;Cao L;Zhou T;Qu S
通讯作者:Qu S
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