砧用南瓜CmHKT1基因功能分析及其在嫁接黄瓜耐盐中的分子机理研究

批准号:
31772357
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
别之龙
依托单位:
学科分类:
C1508.茶学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
程菲、成金桃、牛蒙亮、孙静宇、曹海顺、Fareeha Shireen、王利、何小梦、彭昭雯
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中文摘要
课题组前期研究发现以耐盐南瓜作为砧木可以提高嫁接黄瓜的耐盐性,主要在于砧木根系具有较强的Na+蓄积和木质部卸载能力,南瓜HKT1基因(CmHKT1)组织定位于根系中柱细胞,受盐胁迫诱导上调表达,具有较强的Na+转运能力,推测其参与限制Na+由南瓜砧木向黄瓜接穗转运过程,但相关分子机制尚不明晰。本项目拟通过免疫组化技术明晰该基因在南瓜砧木根系和茎段具体定位情况;通过爪蟾卵母细胞电生理技术分析CmHKT1基因的离子转运特性;采用黄瓜遗传转化、正反嫁接技术明确CmHKT1基因在嫁接复合体中调控Na+转运的具体功能。在此基础上利用酵母杂交筛选互作蛋白及调控因子,解析CmHKT1基因在砧用南瓜中的调控机制。本课题完成后不仅可以揭示CmHKT1基因的功能及其在黄瓜/南瓜嫁接复合体中限制Na+长距离运输的分子机制,还有利于丰富园艺作物砧穗互作的基本理论,促进砧用南瓜耐盐基因挖掘和黄瓜嫁接耐盐栽培。
英文摘要
In our previous research work, we have found that the utilization of pumpkin as a rootstock improves salt tolerance of grafted cucumber, owing to pumpkin roots have strong Na+ accumulation and unloading capacity. Recently we have also found that CmHKT1 has Na+ transport activity in yeast and also was up-regulated expression in root stelar cell under salt treatment. So we speculated that CmHKT1 participation in the restricted Na+ loading into xylem process and protected cucumber scions leaves from salinity stress, but the exact regulation mechanism of this process is yet unclear. In this project we intends to study the exact tissue and cellular localization of CmHKT1 in root and rootstock stem tissues by utilizing immunohistochemical localization techniques. Then Xenopus laevis Oocytes electrophysiological technique, cucumber genectic transformation technology, and reciprocal grafting combinations strategy will be utilized to clearly understand the functions of CmHKT1. Finally, we will identify the regulatory factors and interaction proteins through the yeast one-hybrid and two-hybrid screening system to resolve its regulatory mechanism to limit Na+ transport in pumpkin grafted cucumber. The implementation of this project will not only reveal the CmHKT1 gene function and the molecular mechanisms of long distance transport of Na+ in grafted plants, but it will also promote salt resistance gene mining of pumpkin rootstock and the cultivation of grafted cucumber.
以耐盐南瓜作为砧木可以提高嫁接黄瓜的耐盐性,主要在于砧木根系具有较强的Na+蓄积和木质部卸载能力,南瓜HKT1基因(CmHKT1;1)参与限制Na+由南瓜砧木向黄瓜接穗转运过程,但相关分子机制尚不明晰。本课题通过原位杂交技术,发现CmHKT1;1定位于根系中柱细胞,受到盐胁迫诱导上调表达,参与Na+蓄积和木质部卸载。进一步研究发现,CmHKT1;1是一个定位于细胞质膜上的Na+特异性转运蛋白,将其敲除后南瓜对盐胁迫抗性降低,而在黄瓜中超表达CmHKT1;1能提高黄瓜的耐盐性,此外,CmHKT1;1可以一定程度上恢复拟南芥hkt1突变体的耐盐性。通过构建南瓜膜蛋白文库,从中筛选到CmHKT1;1的互作蛋白CmCNIH1,通过酵母双杂点对点和萤火虫荧光素酶互补试验进行验证。我们发现CmCNIH1属于跨膜蛋白,定位于质膜、内质网与高尔基体,爪蟾卵母细胞异源表达实验显示CmCNIH1抑制了CmHKT1;1介导产生的电流。利用课题组建立的南瓜发根体系敲除CmCNIH1基因,发现cmcnih1突变体的耐盐性降低,表明CmCNIH1能通过调控CmHKT1;1进而影响南瓜耐盐性。本项目的完成不仅揭示了CmHKT1;1基因的功能及其互作蛋白CmCNIH1调控黄瓜/南瓜嫁接复合体耐盐性的分子机制,还有利于丰富园艺作物砧穗互作的基本理论,促进砧用南瓜耐盐基因挖掘和黄瓜嫁接耐盐栽培。项目执行期间在Journal of Experimental Botany等刊物上发表SCI论文6篇,主持人别之龙教授牵头申报的“设施蔬菜生长发育调控团队”2019年获批为湖北省自然科学基金创新群体项目。
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
An early ABA-induced stomatal closure, Na+ sequestration in leaf vein and K+ retention in mesophyll confer salt tissue tolerance in Cucurbita species.
ABA 诱导的早期气孔关闭、叶脉中的钠封存和叶肉中的钾保留赋予了葫芦属的盐组织耐受性
DOI:10.1093/jxb/ery251
发表时间:2018-09-14
期刊:Journal of experimental botany
影响因子:6.9
作者:Niu M;Xie J;Chen C;Cao H;Sun J;Kong Q;Shabala S;Shabala L;Huang Y;Bie Z
通讯作者:Bie Z
DOI:10.3390/ijms19092648
发表时间:2018-09-06
期刊:International journal of molecular sciences
影响因子:5.6
作者:Sun J;Cao H;Cheng J;He X;Sohail H;Niu M;Huang Y;Bie Z
通讯作者:Bie Z
Grafting Cucumber Onto Pumpkin Induced Early Stomatal Closure by Increasing ABA Sensitivity Under Salinity Conditions
将黄瓜嫁接到南瓜上通过增加盐度条件下的 ABA 敏感性诱导气孔早期关闭
DOI:10.3389/fpls.2019.01290
发表时间:2019-11-11
期刊:FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
影响因子:5.6
作者:Niu, Mengliang;Sun, Shitao;Bie, Zhilong
通讯作者:Bie, Zhilong
An efficient root transformation system for CRISPR/Cas9-based analyses of shoot-root communication in cucurbit crops.
一种有效的根转化系统,用于基于 CRISPR/Cas9 的葫芦科作物茎与根通讯分析
DOI:10.1093/hr/uhab082
发表时间:2022-01-20
期刊:Horticulture research
影响因子:8.7
作者:
通讯作者:
Root respiratory burst oxidase homologue-dependent H2O2 production confers salt tolerance on a grafted cucumber by controlling Na+ exclusion and stomatal closure.
根呼吸爆发氧化酶同系物依赖的 H2O2 产生通过控制钠排除和气孔关闭赋予嫁接黄瓜耐盐性。
DOI:10.1093/jxb/erx386
发表时间:2018-06-19
期刊:Journal of experimental botany
影响因子:6.9
作者:Niu M;Huang Y;Sun S;Sun J;Cao H;Shabala S;Bie Z
通讯作者:Bie Z
南瓜CmoNAC1调控嫁接黄瓜耐盐性的分子机制
- 批准号:32372794
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:别之龙
- 依托单位:
CBL-CIPK1调控嫁接黄瓜RBOHD产生H2O2和耐盐性的机制
- 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:别之龙
- 依托单位:
H2O2调控嫁接黄瓜耐盐性的信号途径研究
- 批准号:31572168
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:别之龙
- 依托单位:
耐盐南瓜砧木嫁接限制NaCl胁迫下Na+向黄瓜接穗运输的细胞与分子机制
- 批准号:31372110
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:别之龙
- 依托单位:
砧用南瓜盐胁迫响应基因表达谱分析及重要耐盐基因鉴定
- 批准号:31172000
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:别之龙
- 依托单位:
NaCl胁迫对黄瓜幼苗PSⅡ功能和CO2同化的作用机制及嫁接调控
- 批准号:30871738
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:33.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:别之龙
- 依托单位:
设施生菜生长模型的建立与优化研究
- 批准号:30500346
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:别之龙
- 依托单位:
国内基金
海外基金
