白桦冷驯化过程中转录因子BpERF98调控COR基因的研究
结题报告
批准号:
31870659
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
陈肃
依托单位:
学科分类:
C1610.林木遗传育种
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄海娇、荆亚楠、刁健、吕凯文、张达巍、高源
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中文摘要
低温会对植物造成伤害,甚至死亡。林木由于生长周期较长,更容易遭受低温灾害。植物主要通过冷驯化来提高抗低温的能力,因此研究植物冷驯化的分子机理是通过生物工程手段提高植物耐低温能力的前提和基础。以白桦为材料,申请者发现转录因子BpERF98在整个冷驯化过程中平均上调表达79倍,为上调倍数最高的转录因子。并且BpERF98与152个参与白桦冷驯化的基因(CORs)协同表达。进一步研究发现,过量表达BpERF98能提高白桦的抗低温能力。基于以上基础,本项目拟开展如下内容:获得BpERF98抑制表达的转基因白桦,并检测其耐低温能力;验证BpCBFs对BpERF98的调控关系;明确BpERF98对COR基因的调控关系;构建BpERF98的基因调控网络,揭示其调控机理。本项目的研究将进一步完善林木及植物的冷驯化分子机理,为林木抗低温分子育种提供理论基础及候选基因。
英文摘要
Low temperature causes damage to plants and even death. Trees are more prone to suffer disasters of low temperature due to the longer growth cycle. Most temperate plants can acquire tolerance to freezing temperatures by means of a prior exposure to low nonfreezing temperatures, a process known as cold acclimation. Studying the molecular mechanism of plant cold acclimation is the prerequisite and basis for improving plant's ability to resist low temperature via bioengineering. In the previous study, we found the average expression of BpERF98 was up-regulated 79 times in the whole cold acclimation process, which was the most up-regulated transcription factor. In addition, BpERF98 co-expressed with 152 COR genes of birch. Further study showed that overexpression of BpERF98 increased the low temperature resistance of Betula platyphylla. Based on the above basis, this project will carry out the following research, investigation of low temperature resistance of BpERF98 repressed transgenic birch; defining the regulation between BpCBFs and BpERF98; revealing the regulation between BpERF98 and COR genes; construction of gene regulatory network of BpERF98. Our study will further improve the molecular mechanism of cold acclimation of trees and plants, and provide a theoretical basis and candidate genes for low temperature molecular breeding of trees.
低温会对植物造成伤害,甚至死亡。林木由于生长周期较长,更容易遭受低温灾害。植物主要通过冷驯化来提高抗低温的能力,因此研究植物冷驯化的分子机理是通过生物工程手段提高植物耐低温能力的前提和基础。以白桦为材料,申请者发现转录因子BpERF98在整个冷驯化过程中平均上调表达79倍,为上调倍数最高的转录因子。并且BpERF98与152个参与白桦冷驯化的基因(CORs)协同表达。使用瞬时转化的过表达BpERF98白桦植株进行转录组测序,获得大量差异表达基因。对其进行GO富集分析发现,大量基因与刺激的响应、生物调节、细胞过程和代谢过程等通路有关。BpERF98基因的过量表达可以增强相关抗逆基因的表达。从白桦叶片克隆BpERF98基因,通过农杆菌介导法获得过表达BpERF98的转基因白桦植株。测量转基因白桦和野生型白桦在低温、冻害和盐胁迫下的生理指标并进行差异性分析。通过分析发现,在低温、冻害和盐胁迫下转基因白桦的丙二醛含量及相对电导率均低于野生型株系,且转基因株系SOD和POD酶活性的增长明显高于野生型株系。在白桦基因组内发现另外一条与BpERF98序列相似的基因(BpERF1.1),其表达也受低温诱导。利用qRT-PCR技术分析了BpERF1.1在不同组织部位和低温胁迫下的表达模式,研究发现BpERF1.1在白桦的根、茎和叶片中均有表达,且具有特异性;低温处理(4 ℃)的24 h内,BpERF1.1基因的表达量持续上调,表明BpERF1.1基因可被低温条件诱导。通过农杆菌浸染法获得了11个过表达BpERF1.1的转基因白桦株系,通过研究发现过表达BpERF1.1也可以提高白桦的耐低温能力。本项目的研究结果为提高植物耐低温提供了理论基础以及候选基因。
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
DOI:10.3969/j.issn.1000-2006.201808050
发表时间:2019
期刊:南京林业大学学报. 自然科学版
影响因子:--
作者:张宇;陈肃;高源;黄海娇
通讯作者:黄海娇
Genome-Wide Analysis of NAC Gene Family in Betula pendula
垂枝桦 NAC 基因家族的全基因组分析
DOI:10.3390/f10090741
发表时间:2019-09-01
期刊:FORESTS
影响因子:2.9
作者:Chen, Song;Lin, Xin;Chen, Su
通讯作者:Chen, Su
Overexpression of BpERF1.1 in Betula Platyphylla enhanced tolerance to multiple abiotic stresses
白桦中BpERF1.1的过度表达增强了对多种非生物胁迫的耐受性
DOI:10.1007/s12298-022-01206-3
发表时间:2022-06
期刊:Physiology and Molecular Biology of Plants
影响因子:3.5
作者:Xiang Zhang;Xin Lin;Song Chen;Su Chen
通讯作者:Su Chen
Transcriptome Sequencing Analysis of Birch (Betula platyphylla Sukaczev) under Low-Temperature Stress
低温胁迫下桦树(Betula platyphylla Sukaczev)的转录组测序分析
DOI:10.3390/f11090970
发表时间:2020-09
期刊:Forests
影响因子:2.9
作者:Siyu Yan;Dawei Zhang;Song Chen;Su Chen
通讯作者:Su Chen
DOI:10.1007/s12298-021-01061-8
发表时间:2021
期刊:Physiology and Molecular Biology of Plants
影响因子:--
作者:Faujiah Nurhasanah Ritonga;Jacob Njaramba Ngatia;Yiran Wang;Muneer Ahmed Khoso;Umar Farooq;Su Chen
通讯作者:Su Chen
白桦芽休眠过程中生长素信号转导的分子机理研究
  • 批准号:
    31700579
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈肃
  • 依托单位:
国内基金
海外基金