课题基金 / 基金详情

转录因子Dof3在玉米籽粒糊粉层发育中的功能与作用机制

批准号:
31571246
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
于静娟
依托单位:
学科分类:
基因表达及非编码序列调控
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
齐鑫、刘玉卫、李世学

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
玉米胚乳发育的调控一直是科学研究热点,糊粉层是玉米胚乳的重要组成部分。Dof蛋白是植物特有的转录因子,参与许多生理过程。通过对玉米进行全基因组的筛选,获得糊粉层中特异表达Dof转录因子基因Zmdof3,干扰Zmdof3在玉米籽粒中的表达,导致转基因玉米籽粒干瘪、胚发育不良、出现多层糊粉层细胞,原位杂交显示ZmDof3基因主要在籽粒的糊粉层中表达。这些结果暗示ZmDof3在玉米糊粉层发育中起着重要的作用。进一步,对干扰的转基因籽粒中与糊粉层发育相关基因的分析显示,Dek1基因的表达有所提高,推测ZmDof3可能在Dek1的上游起作用,通过负调控Dek1表达,调控糊粉层细胞的发育。本项目提出申请,进行深入研究,明确ZmDof3在玉米糊粉层发育中的作用和作用机制,探讨Zmdof3参与的玉米籽粒发育的调控网络。研究结果不仅能够加深对玉米籽粒糊粉层发育的了解,还能推进对植物Dof蛋白的功能研究。
英文摘要
Regulation of maize endosperm development has been the focus of scientific research. Aleurone is one of the most important components in maize endosperm. Dof proteins are members of plant-specific transcription factors and play significant roles in diverse biological processes. By genome-wide screening, we identified a Dof transcription factor, Zmdof3, which specifically expresses in maize endosperm. Suppression of ZmDof 3 by the RNAi resulted in disorganized aleurone, which locally contains multilayer cells. In situ hybridization experiments showed that Zmdof3 is mainly expressed in the aleurone of maize endosperm, suggesting that Zmdof3 contributes to the aleurone development. Furthermore, the expression pattern of aleurone-relative genes showed that Dek1, a central regulator required for aleurone cell fate specification, has increased expression level in Zmdof3-RNAi endosperm. These results implied that Zmdof3 may function as a negative regulator of Dek1 in the signaling system controlling aleurone development. In this project, we will reveal the mechanism and explore regulatory network of Zmdof3 in maize aleurone development by further study. The results will not only enrich our understanding of maize aleurone development, but also facilitate the functional research of Dof proteins.
Dof蛋白是一类植物特有的、具有保守单锌指结构的转录因子, 参与植物多种发育过程的调控。实验室前期通过全基因组分析, 发现在玉米籽粒的胚乳中特异表达ZmDof3。ZmDof3具有Dof转录因子特性,Zmdof3表达量的降低影响转基因玉米籽糊粉层发育。在此基础上,我们对ZmDof3在玉米籽粒发育中的作用和作用机制进行深入分析。扫描电镜观察和半薄切片的显微观察显示ZmDof3表达水平下降的转基因玉米成熟籽粒的糊粉层细胞小且形态不规则,部分位置的细胞层数增多;淀粉粒较小、排列松散、形状不规则。糊粉层分化和发育相关基因nkd1和nkd2,淀粉合成相关基因和蔗糖合酶基因表达量显著下降。这些结果表明ZmDof3在玉米籽粒发育中发挥着重要的调控作用,通过调控糊粉层发育相关基因 nkd1 的表达参与糊粉层的发育,通过影响 du1 和 su2 等淀粉合成相关基因的表达调控淀粉在胚乳中的积累。为了深入解析玉米籽粒发育的调控,我们对玉米EMS籽粒突变体进行分析。YU18突变体籽粒表现出胚乳干瘪、胚发育迟滞;成熟籽粒中淀粉颗粒变小, 淀粉含量降低;蛋白体变小,醇溶蛋白含量明显减少,已经克隆到目的基因。进一步将研究该基因的作用机制,明确基因参与的调控网络。. 对Dof转录因子的全基因组水平分析还发现了ZmDof30,其在成熟花粉中的转录水平高。本实验室之前的研究发现,Zm908主要在玉米成熟花粉中表达,参与调控玉米花粉管生长。通过启动子截短分析和EMSA实验,证明 ZmDof30能够通过结合p184上的AAAG元件负调控p184的启动子活性。ZmDof3可能在玉米花粉中作为Zm908转录抑制因子参与对花粉管生长的调控。. 从玉米中克隆了DREB转录因子A-4亚类成员基因ZmDREB4.1。ZmDREB4.1转基因烟草的下胚轴、茎和叶柄变短,子叶和真叶变小。深入研究显示转基因烟草叶片变小可能是由于细胞分裂被抑制,转基因烟草下胚轴、茎和叶柄变短可能是由于细胞伸长被抑制。该基因的作用机制还需要进一步研究。. 这些研究有利于解析玉米生长发育,指导玉米遗传育种。
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
ZmDof30 Negatively Regulates the Promoter Activity of the Pollen-Specific Gene Zm908.
ZmDof30 负调控花粉特异性基因 Zm908 的启动子活性
DOI: 10.3389/fpls.2017.00685
发表时间: 2017
期刊: Frontiers in plant science
影响因子: 5.6
作者: [Peng J, Qi X, Chen X, Li N, Yu J]
通讯作者: Yu J
ZmDof3, a maize endosperm-specific Dof protein gene, regulates starch accumulation and aleurone development in maize endosperm
ZmDof3是玉米胚乳特异性Dof蛋白基因,调节玉米胚乳中淀粉积累和糊粉发育
DOI: 10.1007/s11103-016-0543-y
发表时间: 2017-01-01
期刊: PLANT MOLECULAR BIOLOGY
影响因子: 5.1
作者: [Qi, Xin, Li, Shixue, Yu, Jingjuan]
通讯作者: Yu, Jingjuan
DOI: 10.3389/fpls.2018.00395
发表时间: 2018
期刊: Frontiers in Plant Science
影响因子: 5.6
作者: [Shixue Li, Qian Zhao, Dengyun Zhu, Jingjuan Yu]
通讯作者: Jingjuan Yu
A DREB-Like Transcription Factor From Maize (Zea mays), ZmDREB4.1, Plays a Negative Role in Plant Growth and Development.
来自玉米 (Zea mays) 的 DREB 样转录因子 ZmDREB4.1 在植物生长和发育中发挥负面作用
DOI: 10.3389/fpls.2018.00395
发表时间: 2018
期刊: Frontiers in plant science
影响因子: 5.6
作者: [Li S, Zhao Q, Zhu D, Yu J]
通讯作者: Yu J
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    具sORF基因Zm908在玉米花粉发育中的作用机制
    • 批准号:
      30971555
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2009
    • 负责人:
      于静娟
    • 依托单位:
    玉米Dof蛋白对花粉特异Zm401基因的表达调控
    • 批准号:
      30671124
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      28.0万元
    • 批准年份:
      2006
    • 负责人:
      于静娟
    • 依托单位:
    玉米非编码的类似mRNA的RNA分子功能的研究
    • 批准号:
      30100014
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      18.0万元
    • 批准年份:
      2001
    • 负责人:
      于静娟
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金