课题基金基金详情
转录组动态揭示GA3和PP333影响甘蔗分蘖的分子调控机制
结题报告
批准号:
31701363
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
丘立杭
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨荣仲、刘俊仙、黄杏、陈荣发、范业赓、罗含敏
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中文摘要
甘蔗是以收获茎秆为主的最重要的糖料作物,分蘖是增加有效茎数的最有效途径,适当调控甘蔗分蘖成茎的比例是决定产量的关键。前期研究发现外源PP333浸种处理能显著促进甘蔗分蘖,而外源激素GA3 对甘蔗分蘖具有明显抑制作用;同时分析了GA3和PP333浸种处理后相关内源激素的变化规律。在此基础上,本申请项目拟通过RNA-Seq分析GA3、PP333和清水处理的甘蔗在分蘖期的差异,分析归类所获得的差异表达基因,并对高可信的靶基因进行GO功能注释和Pathway注释;发掘影响甘蔗分蘖的关键基因,鉴定关键基因的功能,构建影响甘蔗分蘖的分子调控网络,从分子水平上阐明植物生长调节剂调控甘蔗分蘖形成的分子调控机制,为甘蔗分子辅助育种及高产栽培提供理论依据。
英文摘要
Sugarcane is the most important sugar crop which stalks are harvested. Promoting sugarcane tillering is one of the most effective ways to increase the number of millable canes. It is very important to regulate sugarcane tillering developing millable canes for its yield formation. Our previous studies had found that tillering was significantly promoted when sugarcane buds were treated with plant growth regulators PP333, comparing with GA3, and then we analyzed the dynamic and correlation of endogenous phytohormones contents in sugarcane treated with GA3 and PP333. But practically their molecular regulatory mechanisms still remain unclear. In this study, we will employ RNA-Seq to analyze the transcriptomic dynamic changes of GA3 and PP333 treating sugarcane buds at different tillering stages. Meanwhile the differentially expressed genes are to be analyzed and categorized by GO functional annotations and Pathway annotations methods. Then we could find out the key genes and drawn their gene regulation networks, and will identify the biological functions of these key genes to elucidate the molecular mechanisms of regulation tillering in sugarcane treated with plant growth regulator. Our jobs will parse molecular regulation mechanism of sugarcane tillering, also provide a reference to molecular assisted breeding and chemical control technology for high yield cultivation in sugarcane.
分蘖极大地影响甘蔗的合理密植和宿根年限,且促进分蘖发育成茎是增加有效茎数的最有效途径,因此,适当调控甘蔗分蘖成茎的比例是提高产量的关键。甘蔗分蘖从主苗基部的分蘖节产生,其发育过程包括分蘖芽的起始和分蘖芽的伸长,前期研究发现,不同外源赤霉素信号(Gibberellin acid 3, GA3和paclobutrazol, PP333)能显著影响甘蔗分蘖,但赤霉素信号如何影响分蘖发育的分子调控机理尚不清楚。根据禾本科植物叶蘖同生的生长发育规律,本研究首次获得不同外源赤霉素信号处理下分蘖芽起始期(T0,3叶龄)、分蘖芽破土期(T1,6叶龄)、分蘖芽伸长成苗期(T2,8叶龄)的甘蔗分蘖节(含分蘖芽)(F1)及其功能叶片(F2)组织的高质量全长转录本,其中F1共计46,982 isoforms,F2的为29,282 isoforms,并以这些isoforms作为后续RNA-seq的参考。随后,清水、GA3和PP333处理组的54个样品的RNA-Seq被用于差异表达基因分析,通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)筛选关键差异基因、构建基因差异表达模式及其分子调控网络模块。本研究发现,植物激素信号转导、植物激素和多种代谢产物的生物合成相关的基因显著差异表达。这说明在甘蔗分蘖发育中不同外源GA信号除了调节赤霉素的生物合成外,还影响多种途径。在WGCNA构建的41个模块中,外源GA3信号可促进GAs、BR与独脚金内酯(SLs)等激素合成、抑制ABA合成及信号通路相关基因的表达(比如CAS1、D2、DWF1、ABA1、NCED、ABI5),而PP333处理,则表现出相反的表达调控模式,基因的qRT-PCR验证了RNA-Seq差异表达模式的高准确性。这些结果暗示赤霉素信号可能通过抑制分蘖芽休眠与生长转化来影响甘蔗分蘖发育。
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DOI:--
发表时间:2020
期刊:广西糖业
影响因子:--
作者:罗含敏;周慧文;闫海锋;周忠凤;范业赓;罗霆;陈荣发;段维兴;刘俊仙;丘立杭;吴建明
通讯作者:吴建明
DOI:--
发表时间:2019
期刊:植物学报
影响因子:--
作者:范业赓;丘立杭;黄杏;周慧文;甘崇琨;李杨瑞;杨荣仲;吴建明;陈荣发
通讯作者:陈荣发
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2020.04.003
发表时间:2020
期刊:广东农业科学
影响因子:--
作者:范业赓;陈荣发;周慧文;闫海锋;翁梦苓;丘立杭;黄杏;周忠凤;吴建明
通讯作者:吴建明
Effects of Exogenous GA3 and DPC Treatments on Levels of Endogenous Hormone and Expression of Key Gibberellin Biosynthesis Pathway Genes During Stem Elongation in Sugarcane
外源GA(3)和DPC处理对甘蔗茎伸长过程中内源激素水平和关键赤霉素生物合成途径基因表达的影响
DOI:10.1007/s12355-019-00728-7
发表时间:2019-12-01
期刊:SUGAR TECH
影响因子:1.9
作者:Qiu, Li-Hang;Chen, Rong-Fa;Li, Yang-Rui
通讯作者:Li, Yang-Rui
DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0723
发表时间:2019
期刊:生物技术通报
影响因子:--
作者:甘崇琨;周慧文;陈荣发;范业赓;丘立杭;黄杏;李杨瑞;卢星高;吴建明
通讯作者:吴建明
lncRNAs调控甘蔗节间发育成有效茎的分子机制
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