多组学解析红苞凤梨(Ananas comosus var. bracteatus)嵌合性状形成机理

批准号:
31770743
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
马均
依托单位:
学科分类:
C1612.园林学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
姜福星、孙凌霞、路艳、余三淼、李瑞雪、蔺珍、熊颖媛、唐琰琪
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中文摘要
红苞凤梨有金边和金心两种嵌合类型,花果艳丽、观赏期长,是重要的新型观赏植物。同一嵌合类型叶片嵌合方式多样,白色条纹数量、宽度和形状都不一致,且嵌合性状易发生变异甚至消失。深入研究叶片嵌合性状的形成机理具有重要意义。申请人前期研究揭示了其叶片白化失绿突变机理,筛选出突变关键基因(POR)。本项目将以金边和金心嵌合植株为材料,分析顶端分生组织分化发育成叶片的组织细胞学过程;以POR为探针进行RNA-原位杂交,研究绿、白细胞在顶端分生组织中的分布形式及其对叶原基嵌合类型的决定作用机制,再进一步研究叶原基发育成叶片过程中绿、白细胞的生长速度、数量和分布及其对叶片条纹嵌合方式的影响。采用高通量测序探索白色条纹嵌合方式形成的分子机制。探明红苞凤梨金边和金心嵌合类型形成的组织细胞学起源,揭示叶片嵌合方式形成机理及同一嵌合类型白色条纹数量、宽度和形状的调控机制,为嵌合性状的分子改良和稳定性调控奠定基础。
英文摘要
Variegated chimera varieties of Ananas comosus var. bracteatus have been planted as landscape plants for its ornamental values of color leaf and fruit. The number, width and shape of the white stripe of the leaves of same chimeric type are different. However the variegated chimera character of bromeliad is unstable. Many plants regenerated by in vitro tissue culture lost ornamental value for the losing of leaf color. It is very important and meaningful to study the formation mechanism of the chimera character. Our studies revealed the chlorosis mechanism of the albino cells of Ananas comosus var. bracteatus, and confirmed that the POR gene is the key gene plays role in the chlorosis. Based on our preliminary studies, the gilt-edged and gilt-middle plant were used to analyze histocytology procedure of the formation of leaf primordium and the development of leaf; Using POR gene as probe to analyze how the distribution of the green and white cells in SAM decide the chimeric type of the leaf primordium; Study the effects of growth rate, number and distribution of the white cells on the chimeric mode of the white stripe; The formation molecular mechanism of the chimeric mode of the white stripe was studied by high throughput sequencing. This study could illuminate the histocytology origination of the chimeric type of the leaf primordia and the formation mechanism of the chimeric mode of the leaf. The research results could lay a foundation of the molecular improvement and stability regulation of the chimera character.
红苞凤梨花叶嵌合体具有金边和金心两种嵌合类型,观赏期长,是重要的新型观赏植物。同一嵌合类型叶片嵌合方式多样,白色数量、宽度和形状都不一致,且叶片嵌合性状在繁殖和生长发育过程中都易发生变易,甚至消失。因此,深入研究红苞凤梨叶片条纹嵌合方式的形成机理具有重要意义。本项目在前期研究揭示了金边红苞凤梨叶片白化失绿突变机理,筛选鉴定了失绿突变关键基因并验证了其功能的基础之上,以具有不同条纹嵌合方式叶片的红苞凤梨为材料,通过显微观察,界定了红苞凤梨嵌合植株顶端生长点的结构特征,以及顶端生长点分化形成叶芽原基的组织细胞学过程;在此基础之上,以叶片细胞白化失绿的关键基因(AbPOR)为探针,采用 RNA-原位杂交,解析了红苞凤梨嵌合植株顶端生长点中绿、白细胞的嵌合分布规律及其决定叶原基嵌合性状形成的作用过程;在叶原基发育过程中,利用原位杂交弄清了绿、白细胞通过特定区域差异分布和生长的方式,影响叶片条纹的嵌合方式;通过转录组学、蛋白质组学、组织细胞学等多组学联合分析,筛选出了在叶肉细胞白化失绿和白色条纹组织生长中起重要调控作用的关键结构基因(AbDVR、AbCHLH、AbhemA、AbPAO、AbFtsZ)和关键转录因子(AbGLK、AbGNC、AbGNL),解析了红苞凤梨金边嵌合叶片条纹嵌合方式形成的分子机理。通过qPCR检测了上述关键基因在嵌合叶片发育过程中的表达模式,采用PRM靶向定量蛋白质组学技术、Western blot 和免疫组化分析揭示了红苞凤梨嵌合叶片绿色和白色组织中蛋白丰度和琥珀酰化修饰程度的差异;构建了上述关键基因的超表达载体、干扰载体、VIGS载体,农杆菌介导转化红苞凤梨和烟草,通过分子检测鉴定得到阳性转基因植株;通过对转基因植株与野生型植株间色素含量、叶绿素合成代谢中间产物含量、相应酶活性、叶片颜色表型测定、色素分布显微观察等方面的对比分析,验证了这些关键基因在红苞凤梨叶片条纹嵌合结构形成中的功能。
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Comparative transcriptomic and proteomic analyses of the green and white parts of chimeric leaves in Ananas comosus var. bracteatus
菠萝嵌合叶绿色和白色部分的比较转录组和蛋白质组分析。
DOI:10.7717/peerj.7261
发表时间:2019-07
期刊:Peer J
影响因子:--
作者:Xue Yanbin;Ma Jun;He Yehua;Yu Sanmiao;Lin Zhen;Xiong Yingyuan;Rafique Fatima;Jiang Fuxing;Sun Lingxia;Ma Mingdong;Zhou Yujue;Li Xi;Huang Zhuo
通讯作者:Huang Zhuo
DOI:10.1080/14620316.2021.2023664
发表时间:2022-02
期刊:The Journal of Horticultural Science and Biotechnology
影响因子:--
作者:Mark Owusu Adjei;Xuzixing Zhou;Yanbin Xue;Meiqin Mao;Huiling Zhang;Jiaheng Luo;Wei Yang;
通讯作者:Mark Owusu Adjei;Xuzixing Zhou;Yanbin Xue;Meiqin Mao;Huiling Zhang;Jiaheng Luo;Wei Yang;
DOI:10.1080/17429145.2021.1931720
发表时间:2021-01
期刊:Journal of Plant Interactions
影响因子:3.2
作者:Mark Owusu Adjei;Xuzixing Zhou;Meiqin Mao;Yanbin Xue;Jiawen Liu;Hao Hu;Jiaheng Luo;Huiling Zhang
通讯作者:Mark Owusu Adjei;Xuzixing Zhou;Meiqin Mao;Yanbin Xue;Jiawen Liu;Hao Hu;Jiaheng Luo;Huiling Zhang
Screening and characterization of long noncoding RNAs involved in the albinism of Ananas comosus var. bracteatus leaves
凤梨白化病相关长链非编码 RNA 的筛选和表征
DOI:10.1371/journal.pone.0225602
发表时间:2019-11
期刊:Plos One
影响因子:3.7
作者:Lin Zhen;Xiong Yingyuan;Xue Yanbin;Mao Meiqin;Xiang Yixuan;He Yehua;Rafique Fatima;Hu Hao;Liu Jiawen;Li Xi;Sun Lingxia;Huang Zhuo;Ma Jun
通讯作者:Ma Jun
Metabolome and transcriptome profiling reveals anthocyanin contents and anthocyanin-related genes of chimeric leaves in Ananas comosus var. bracteatus.
代谢组和转录组分析揭示了 Ananas comosus var. 嵌合叶的花青素含量和花青素相关基因。
DOI:10.1186/s12864-021-07642-x
发表时间:2021-05-07
期刊:BMC genomics
影响因子:4.4
作者:Zhou X;Xue Y;Mao M;He Y;Adjei MO;Yang W;Hu H;Liu J;Feng L;Zhang H;Luo J;Li X;Sun L;Huang Z;Ma J
通讯作者:Ma J
红苞凤梨叶色嵌合体色素协同竞争积累调控机理研究
- 批准号:31971704
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:马均
- 依托单位:
红苞凤梨(Ananas bracteatus)金边嵌合性状非编码RNA表观调控机制
- 批准号:31570698
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:马均
- 依托单位:
红苞凤梨嵌合体中白化细胞失绿分子机理研究
- 批准号:31300585
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:马均
- 依托单位:
国内基金
海外基金
