小麦PPDK基因耐盐分子机制解析及耐盐优异变异筛选

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31601302
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 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:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

There is mounting evidence that metabolic reprogramming is critical for the survival of organisms exposed to stressed environments. Microbes may escape the effects of stress by re-engineering metabolic networks mediated by pyruvate, orthophosphate dikinase (PPDK). Many types of stress induce PPDK protein in plants, while its molecular mechanism is not fully understood. The study of PPDK enhancing salt tlerance in wheat is still a blank. Our previous results clearly indicated that wheat TaPPDK is involved in responding to high salinity stress. Overexpression of TaPPDK gene in Arabidopsis thaliana and soybean hair roots enhances salinity tolerance. In this study, we will further clearify the salinity stress inffluence on the expression and activity of PPDK, by western blot and analyzing the posttranslation modification of wheat PPDK. To investigate the role of PPDK in salinity tolerance, we will use three approaches. First, we will analyze microarray data to investigate pathways within which PPDK may function during salt stress. Second, we will perform metabolic fingerprinting after feeding 13C-labelled pyruvate, the substrate of PPDK, to leaves and roots under salt stress to determine how it is metabolized. Third, we will generate A. thaliana in which the TaPPDK gene was over-expressed. By association analysis of TaPPDK allelic variations with salt tolerance in wheat accessions, we will identify the salt tolerant haplotype. The results and achievements will provide the gene associated with salt tolerance with great potential for wheat improvement and the theoretically basis for deciphering the salt tolerance mechanism of the candidate gene.
越来越多的证据证明生物在应对逆境胁迫过程中会通过重建代谢网络来维持生存。丙酮酸磷酸双激酶PPDK参与的代谢网络重建在细菌应对逆境过程中发挥重要作用。但PPDK在植物抵御逆境中发挥作用的分子机制尚不清楚,在小麦中的相关研究更是空白。前期工作已经证明小麦PPDK基因在拟南芥及大豆发状根中过表达显著提高转基因植物耐盐性。本项目拟在进一步明确盐胁迫条件下PPDK变化规律的基础上,通过盐胁迫下小麦转录组数据分析,筛选与TaPPDK协同变化的基因,预测PPDK参与的代谢途径;再通过13C标记PPDK反应底物丙酮酸的同位素示踪技术、转TaPPDK基因耐盐拟南芥生理生化参数分析,确定盐胁迫下PPDK参与的物质代谢过程,解析TaPPDK耐盐分子机制。并分析TaPPDK基因在小麦种质资源中的自然变异与资源耐盐性的关系,筛选TaPPDK基因耐盐优异等位变异,为小麦耐盐遗传育种提供重要的候选基因及功能基因信息。

结项摘要

我国土壤盐碱化日益严重,对我国的粮食安全造成了严重威胁。丙酮酸磷酸双激酶PPDK在植物抵御逆境胁迫中发挥重要作用,但其耐盐分子机制尚不清楚,在小麦中的相关研究更是空白。我们研究发现小麦TaPPDK基因受盐胁迫诱导表达,且在拟南芥及大豆发状根中过表达显著提高转基因植物耐盐性。通过13C标记PPDK反应底物丙酮酸的同位素示踪技术、盐胁迫下小麦转录组数据分析以及转TaPPDK基因耐盐拟南芥生理生化参数分析,发现盐胁迫下PPDK在产生转运氨基酸谷氨酰胺的途径中起作用,编码PPDK代谢途径中相关酶类的基因在盐胁迫下上调表达,与TaPPDK表达变化成正相关性,且TaPPDK过表达转基因拟南芥的氮含量高于对照而过氧化物含量低于对照,故推测谷氨酸及谷氨酰胺可能通过参与氧化胁迫及氮代谢过程应答植物高盐胁迫。另外,通过分析TaPPDK基因在小麦种质资源中的自然变异与资源耐盐性的关系,在TaPPDK基因启动子区筛选到1种耐盐优异等位变异,且在小麦育种进程中得到人工选择的筛选作用。研究结果将为小麦耐盐遗传育种提供重要的候选基因及功能基因信息。

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)
TaSAUR78 enhances multiple abiotic stress tolerance by regulating the interacting gene TaVDAC1
TaSAUR78 通过调节相互作用基因 TaVDAC1 增强多种非生物胁迫耐受性
  • DOI:
    10.1016/s2095-3119(19)62651-1
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INTEGRATIVE AGRICULTURE
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Guo Yuan;Xu Chang-bing;Zhang Hui
  • 通讯作者:
    Zhang Hui
iTRAQ-based quantitative proteomic analysis of wheat roots in response to salt stress
基于 iTRAQ 的小麦根系对盐胁迫响应的定量蛋白质组学分析
  • DOI:
    10.1002/pmic.201600265
  • 发表时间:
    2017-04-01
  • 期刊:
    PROTEOMICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Jiang, Qiyan;Li, Xiaojuan;Zhang, Hui
  • 通讯作者:
    Zhang, Hui
盐胁迫下大豆转录因子GmTFIIIC功能研究
  • DOI:
    10.13430/j.cnki.jpgr.20181217001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    植物遗传资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐长兵;牛风娟;孙现军;胡 正;张学杰;樊守金;姜奇彦;张 辉
  • 通讯作者:
    张 辉
过表达TaLEA1和TaLEA2基因提高转基因拟南芥的耐盐性
  • DOI:
    10.13430/j.cnki.jpgr.2017.03.016
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    植物遗传资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜奇彦;李丽丽;牛风娟;孙现军;胡正;张辉
  • 通讯作者:
    张辉
小麦TaLEA1基因的表达特征及抗逆功能验证
  • DOI:
    10.13430/j.cnki.jpgr.2017.02.017
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    植物遗传资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜奇彦;孟强;牛风娟;孙现军;胡正;张辉
  • 通讯作者:
    张辉

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其他文献

中国普通菜豆种质资源朊蛋白变异及多样性分析
  • DOI:
    10.13430/j.cnki.jpgr.2017.06.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物遗传资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    雷蕾;王兰芬;武晶;姜奇彦;王述民
  • 通讯作者:
    王述民
水稻资源全生育期耐盐性鉴定筛选
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙现军;姜奇彦;胡正;张惠媛;徐长兵;邸一桓;韩龙植;张辉
  • 通讯作者:
    张辉

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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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