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油菜CAMTA3对菌核病抗性的调控功能及机制分析
结题报告
批准号:
31672014
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
蔡新忠
依托单位:
学科分类:
C1401.植物病理学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹嘉懿、郭伟毅、王晓冬、张轩瑞、吴三玲、李金辉、郑小军
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中文摘要
由Sclerotinia sclerotiorum引起的菌核病是我国油菜第一大病害,但是该病害抗性资源匮乏,抗性分子机制研究也还不够深入,尤其在油菜作物本身的研究更少。侵染早期活性氧迸发积累是植物对包括S. sclerotiorum在内的多种病原物抗性的重要机制。但目前对该活性氧迸发的转录调控机制尚不明确。本项目拟在油菜上研究Ca2+信号途径重要转录因子CAMTA3对活性氧积累以及菌核病抗性的调控功能,明确油菜CAMTA3调控活性氧积累的结构-功能关系,鉴定油菜CAMTA3转录调控靶标基因以及互作蛋白,阐明油菜CAMTA3转录调控活性氧积累和菌核病抗性的分子机制。所获结果将揭示活性氧和菌核病抗性调控新机制,有力促进对活性氧这个植物抗病性关键因子的分子调控机制的认识,同时增进对菌核病抗性分子机制的理解,并为菌核病抗性新种质创制和抗病新品种分子选育提供基因资源。
英文摘要
The white mould disease caused by Sclerotinia sclerotiorum, is the most devastating disease in oilseed rape. Resistance resource for this disease is lacking, and molecular mechanisms underlying the resistance to this disease are poorly understood. Such kind of research in rapeseed is especially lacking. Oxidative burst is an important mechanism of plant resistance to many pathogens including S. sclerotiorum. However, the transcriptional regulating mechanism underlying the oxidative burst is currently unclear. This project aims to analyze the functions of CAMTA3, an important transcription factor of calcium signaling, in regulating accumulation of reactive oxygen species (ROS) and resistance to Sclerotinia white mould disease in oilseed rape, dissect the structure-function relationship in regulating ROS accumulation, identify new target genes for transcriptional regulation and interacting proteins of BnCAMTA3, thereby elucidate the molecular mechanisms of BnCAMTA3 to regulate ROS accumulation and S. sclerotiorum resistance. The achieved results should unveil a new mechanism for ROS and resistance to S. sclerotiorum, and thus provide insights into the molecular mechanisms of regulation of ROS accumulation, the key factor to initiate disease resistance, as well as improve the molecular mechanisms of regulation of resistance to white mould disease. Meanwhile, this project could provide a set of resistance regulatory genes that are potentially usefull for breeding of improved resistance to white mould disease.
由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的菌核病是我国油菜第一大病害,每年造成巨大经济损失。该病害抗性资源匮乏,抗性分子机制研究也还不够深入。本项目以重要作物油菜和模式植物拟南芥为植物对象,围绕Ca2+信号途径重要转录因子CAMTA3对核盘菌抗性的调控功能及分子机制开展了系统研究。通过采用转基因植株和突变体材料,结合多种组学、遗传学、生物化学、细胞生物学、分子生物学和植物病理学等技术,阐明了CAMTA3对核盘菌抗性的重要调控功能,解析了CAMTA3调控活性氧积累、基因沉默和核盘菌抗性的分子机制,揭示了一系列CAMTA3调控植物抗病性的新机制,包括阐明了CAMTA3通过直接调节RBOHF和GOX调控活性氧积累和核盘菌抗性的机制;首次揭示了CAMTA3通过直接结合并正调控AGO1基因转录、下调靶标AGO1的miR168b、解除AGO5/AGO6对AGO1的转录抑制作用三种途径促进AGO1转录本积累,从而正调控植物基因沉默的作用机制,进而揭示了CAMTA3通过直接调控基因沉默调控核盘菌抗性这一菌核病抗性调控新机制;鉴定了CAMTA3的直接作用靶标SARD1/CBP60g,并阐明CAMTA3-SARD1/CBP60g模块在调控对死体营养型病原真菌抗性中的重要调控作用;明确了CAMTA3对Pep激发抗核盘菌DTI免疫的重要调控功能,揭示Pep通过解除CAMTA3对SARD1/CBP60g的抑制作用产生抗性的机制;筛选获得了一系列油菜CAMTA3互作因子,揭示TFIID和TFIIE直接促进CAMTA3转录、CAMTA3直接结合一系列氧化还原调控蛋白在蛋白互作水平上调控氧化还原的机制。这些结果有力增进了对CAMTA3的生物学调控功能及机制、基因沉默调控作用机制、活性氧和氧化还原调控新机制以及植物抗病性调控分子机制的理解,并为菌核病的绿色防控提供新策略和新资源。
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
Leaf stage-associated resistance is correlated with phytohormones in a pathosystem-dependent manner
叶期相关抗性以病理系统依赖性方式与植物激素相关
DOI:10.1111/jipb.12661
发表时间:2018
期刊:Journal of Integrative Plant Biology
影响因子:11.4
作者:Xu YP;Lv LH;Xu YJ;Yang J;Cao JY;Cai XZ
通讯作者:Cai XZ
Characterization of tomato protein kinases embedding guanylate cyclase catalytic center motif
嵌入鸟苷酸环化酶催化中心基序的番茄蛋白激酶的表征
DOI:10.1038/s41598-020-61000-7
发表时间:2020-03-05
期刊:SCIENTIFIC REPORTS
影响因子:4.6
作者:Rahman, Hafizur;Wang, Xin-Yao;Cai, Xin-Zhong
通讯作者:Cai, Xin-Zhong
Glycolate oxidase gene family in Nicotiana benthamiana: genome-wide identification and functional analyses in disease resistance
本塞姆氏烟草中的乙醇酸氧化酶基因家族:全基因组鉴定和抗病功能分析
DOI:10.1038/s41598-018-27000-4
发表时间:2018-06
期刊:Scientific Reports
影响因子:4.6
作者:Xu YP;Yang J;Cai XZ
通讯作者:Cai XZ
Ubiquitin extension protein UEP1 modulates cell death and resistance to various pathogens in tobacco
泛素延伸蛋白 UEP1 调节烟草中的细胞死亡和对各种病原体的抵抗力
DOI:10.1094/phyto-06-18-0212-r
发表时间:2019
期刊:Phytopathology
影响因子:3.2
作者:Xu YP;Zhao Y;Song XY;Ye YF;Wang RG;Wang ZL;Ren XL;Cai XZ
通讯作者:Cai XZ
Integrated miRNAome and Transcriptome Analysis Reveals Argonaute 2-Mediated Defense Responses Against the Devastating Phytopathogen Sclerotinia sclerotiorum
整合的 miRNA 组和转录组分析揭示了 Argonaute 2 介导的针对毁灭性植物病原体核盘菌的防御反应
DOI:10.3389/fpls.2020.00500
发表时间:2020-04-29
期刊:FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
影响因子:5.6
作者:Cao, Jia-Yi;Xu, You-Ping;Cai, Xin-Zhong
通讯作者:Cai, Xin-Zhong
油菜Pep5对核盘菌的DTI抗性激发功能及机制分析
  • 批准号:
    31871947
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    蔡新忠
  • 依托单位:
利用基因沉默技术筛选本氏烟抗Sclerotinia sclerotiorum相关基因
  • 批准号:
    30871608
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    蔡新忠
  • 依托单位:
通过基因沉默鉴定番茄与叶霉菌互作下游信号传导途径的重要基因及其功能分析
  • 批准号:
    30671352
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    蔡新忠
  • 依托单位:
番茄叶霉菌基因CfHNNI1对植物坏死和抗性的诱导功能分析
  • 批准号:
    30170597
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    蔡新忠
  • 依托单位:
番茄抗叶霉菌基因Cf-4和Cf-9介导抗性表现和机制的比较
  • 批准号:
    30070492
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    14.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    蔡新忠
  • 依托单位:
番茄系统性诱导抗病性信号物质的确定
  • 批准号:
    39670487
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    1996
  • 负责人:
    蔡新忠
  • 依托单位:
国内基金
海外基金