基于GWAS和RNA-seq解析中国芒耐重金属铬分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801432
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 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:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In recent years, the increasing soil heavy metal pollution, including hexavalent chromium, has become a serious threat to agricultural production. The use of plants for heavy metal contaminated soil repair is cost effective and ecological benefits. Miscanthus sinensis is one of the most potential plants for heavy metal contaminated soil repair, with strong tolerance to heavy metal hexavalent chromium and abundant biomass. However, the molecular mechanisms of tolerance to heavy metals hexavalent chromium are not entirely clear. Based on the collection and evaluation for a large number of M. sinensis germplasm resources, the project is designed to: 1) conduct the phenotypic and genetic evaluation of M. sinensis to heavy metal chromium stress and identify differentially expressed genes based on RNA-seq, discovery the molecular mechanisms of tolerance to heavy metal hexavalent chromium stress in resistance /sensitive genotypes; 2) construct the population for association analysis, genotyping by GBS-SNP and LD analysis; 3)determine and clone the major gene associated with heavy metal hexavalent chromium stress by combining genome-wide association (GWAS) analysis and RNA-seq. The results of the project will provide valuable basis materials and technical support for future evaluation and utilization of M. sinensis resource contributing to molecular breeding.
近年来土壤重金属铬污染严重威胁农业生产,利用植物进行重金属污染土壤修复成本相对较低,且具有良好的生态效益。中国芒(Miscanthus sinensis)具有较强的耐重金属铬特性,是修复污染土壤最有潜力的多年生作物之一,然而其耐重金属分子机制尚未完全明确。本项目拟在前期收集、评价大量中国芒资源的基础上,1)系统分析重金属铬胁迫对中国芒地上及地下部分的影响,筛选对重金属铬耐/敏感材料,利用高通量转录组深度测序技术(RNA-Seq)挖掘差异表达基因,进行网络共表达分析;2)构建关联作图群体,对关联群体进行全基因组GBS-SNP、SSR基因型鉴定及全基因组关联分析(GWAS);3)联合RNA-Seq与GWAS挖掘调控主效基因,揭示中国芒耐重金属铬分子机制。研究结果可为今后中国芒耐重金属铬胁迫分子育种提供重要的材料及理论支撑。

结项摘要

中国芒极耐重金属铬,被认为是矿山废弃地生态治理和污染土壤修复的最主要植物之一。本项目立足于西南区丰富的中国芒资源,进行了核心种质资源收集及耐重金属铬评价,结果表明,200 mg/L Cr6+处理后,中国芒植株根系为Cr6+积累的主要器官,主要集中在细胞壁和可溶性部位,而茎叶中Cr6+主要集中在可溶性部位,推测中国芒主要通过根组织细胞壁区隔及螯合作用降低铬离子毒害。此外,利用高通量转录组测序(RNA-seq)和 miRNA 测序对芒在铬胁迫后不同时间点的基因表达调控进行研究,挖掘相关重要候选基因,揭示芒耐重金属铬的分子调控机制,其中谷胱甘肽代谢和ABC转运蛋白通路在中国芒耐Cr6+中起重要作用。同时硫酸盐转运蛋白ST在参与Cr6+吸收、转运机制也中具有重要作用。miRNA 测序表明miR156a、miR164、miR396d和novel_miR155参与植物Cr的生理生化代谢和解毒。研究结果为候选基因的验证和耐重金属铬中国芒品种的选育提供了分子和遗传基础。依托本项目相关研究结果共发表SCI收录论文4篇,CSCD收录论文2篇,授权发明专利1项,实用新型专利1项,培养毕业硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
芒根组织在不同非生物胁迫下最适内参基因的筛选
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    四川农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄逸之;唐铭余;钟旻依;王芮嘉;陈嘉怡;叶云天;张新全;聂刚
  • 通讯作者:
    聂刚
Transcriptome characterization of candidate genes related to chromium uptake, transport and accumulation in Miscanthus sinensis
芒草铬吸收、转运和积累相关候选基因的转录组表征
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2021.112445
  • 发表时间:
    2021-06-26
  • 期刊:
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Nie, Gang;Zhong, Minyi;Zhang, Xinquan
  • 通讯作者:
    Zhang, Xinquan
植物对重金属铬胁迫响应机制的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    草业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟旻依;张新全;杨昕颖;胡乙月;姜杏;聂 刚
  • 通讯作者:
    聂 刚

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其他文献

鸭茅EST-SSR标记在4种禾草上的可转移性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    王新宇;张新全;黄琳凯;聂刚
  • 通讯作者:
    聂刚
Akt/mTOR信号通路介导低浓度过氧化氢对小鼠表皮干细胞的促增殖作用
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    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
    亓俊华;聂刚;吴梅;刘晓萍;陈民佳;朱明;袁培松;张娅;宋昱庆;郭韡;邢伟;李向云;罗东林;黄宏;徐祥
  • 通讯作者:
    徐祥
癌症焦虑量表在乳腺癌患者术后复发恐惧检测中的应用
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    --
  • 发表时间:
    2014
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张军伟
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    聂刚;杨盛婷;赵欣欣;严海东
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    严海东
柳枝稷种质资源遗传多样性的ISSR分析
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  • 发表时间:
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    草业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋晓梅;杨盛婷;聂刚;严海东
  • 通讯作者:
    严海东

其他文献

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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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