微重力环境影响拟南芥生长发育的研究

批准号:
U1738107
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
160.0 万元
负责人:
蔡伟明
依托单位:
学科分类:
A07.动力学与控制
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐佩佩、陈海莹、袁永春、金晶、庞晓辰、谢其均、陈琪、陈鑫、徐放
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中文摘要
本课题在“SJ-10”返回式卫星飞行实验和后续研究的基础上,围绕研究植物支撑系统——植物细胞壁适应微重力环境的机制,在全基因组DNA甲基化和转录组水平上,联合分析挖掘与微重力刺激信号转导通路、调控植物细胞壁代谢、细胞壁组成成分代谢相关的关键基因。用它们的功能缺失突变体和过表达转基因植物分析验证它们在植物适应微重力环境中的作用。通过分析活体返回地面拟南芥后代的表型,确定微重力效应的隔代记忆现象。进一步从表观遗传修饰的角度探讨这种表观遗传记忆背后的分子基础。综合上述研究,进一步认识微重力环境影响植物生长发育的机理。为未来空间植物栽培奠定理论基础。
英文摘要
Based on the flight experiment of "SJ-10" recoverable satellite and follow-up studies, we will focus on the mechanism of plant cell wall adaptation to microgravity. At the levels of whole-genome DNA methylation and transcriptome researches, the key genes in microgravity stimulation signaling pathways, regulation of cell wall metabolism and metabolism of cell wall composition will be identified through data joint analysis and mining. The function of these genes will be evaluated by using loss-of-function mutants and over-expression Arabidopsis in order to understand their role in plant adaptation to microgravity conditions. The transgenerational memories of plant microgravity effects were determined by analyzing the phenotype of Arabidopsis which returned to the ground alive. Their molecular mechanism of epigenetic modification will be explained. These researches will help us to understand the mechanism of the effects of microgravity on plant growth and development and provide theoretical basis for future space plant cultivation.
在轨道上飞行60小时后,拟南芥基因组的甲基化水平较低。利用“实践十号”返回式卫星在微重力环境下生长11天并返回地球的幼苗后代,系统研究了太空飞行对后代DNA甲基化、转录组和表型的潜在影响。第一代子代(F1)的全基因组甲基化分析表明,虽然在亲本中甲基化水平没有显著差异,但仍存在一些DNA甲基化差异的残留印迹。DNA甲基化和RNA测序结合分析表明,子一代中ABA激素信号通路、蛋白磷酸化、硝酸盐信号通路等多种通路表达发生改变。由于F2代仍存在一些表型差异,提示这些表观DNA甲基化修饰被部分保留,导致后代表型差异。此外,一些太空飞行诱导的遗传差异甲基化区域(DMRs)被保留。太空飞行引起的表观遗传修饰的变化影响了未来两代种子的生长。其中两个与空间飞行相关的DNA甲基化水平降低的DMRs被证实位于硝酸盐信号基因TGA1和TGA4内部,这可能与后代氮吸收和根长生长改变有关。本研究有助于更好地理解植物对逆境的适应机制,特别是对外太空环境的适应。
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
Regeneration of active endogenous IAA in rice calli following acclimation to 2,4-D free medium
水稻愈伤组织在 2,4-D 无培养基驯化后活性内源 IAA 的再生
DOI:10.1007/s10725-020-00679-0
发表时间:2020-11-07
期刊:PLANT GROWTH REGULATION
影响因子:4.2
作者:Jin, Jing;Essemine, Jemaa;Cai, Weiming
通讯作者:Cai, Weiming
Exogenous application of abscisic acid to shoots promotes primary root cell division and elongation.
DOI:10.1016/j.plantsci.2019.110385
发表时间:2020-03
期刊:Plant science : an international journal of experimental plant biology
影响因子:--
作者:Qijun Xie;J. Essemine;Xiaochen Pang;Haiying Chen;Weiming Cai
通讯作者:Qijun Xie;J. Essemine;Xiaochen Pang;Haiying Chen;Weiming Cai
Transcriptomic Analysis Reveals the Effects of Microgravity on Rice Calli on Board the Chinese Spaceship Shenzhou 8
转录组分析揭示微重力对中国神舟八号飞船上水稻愈伤组织的影响
DOI:10.1007/s12217-018-9633-6
发表时间:2018-12-01
期刊:MICROGRAVITY SCIENCE AND TECHNOLOGY
影响因子:1.8
作者:Jin, Jing;Chen, Haiying;Cai, Weiming
通讯作者:Cai, Weiming
DOI:https://doi.org/10.1007/s10725-020-00679-0
发表时间:2020
期刊:Plant Growth Regulation
影响因子:--
作者:Jin jing;Jemaa Essemine;Jianli Duan;Qijun Xie;Jian Zhu;Weiming Cai
通讯作者:Weiming Cai
DOI:10.3389/fpls.2019.00067
发表时间:2019-02
期刊:Frontiers in Plant Science
影响因子:5.6
作者:Peipei Xu;Weiming Cai
通讯作者:Peipei Xu;Weiming Cai
LAZY1翻译后修饰参与介导拟南芥重力信号转导的机制
- 批准号:31971172
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
ABA参与拟南芥响应(微)重力刺激的调控机制
- 批准号:31570859
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
植物小G蛋白Ran功能研究
- 批准号:31070237
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:33.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
植物重力应答中DELLA蛋白和Aux/IAA蛋白的互作及其对赤霉素信号和生长素信号网络的整合与调控
- 批准号:90917009
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:55.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
调控拟南芥种子生长关键基因的克隆及其功能研究
- 批准号:30770197
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
一氧化氮介导植物向重性反应的分子机理
- 批准号:30570157
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
真菌侵染对作物细胞质膜氧化还原系统影响的机理研究
- 批准号:39870050
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:9.0万元
- 批准年份:1998
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
微重力环境刺激在细胞中的传递和对细胞作用的分子机理
- 批准号:39770199
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:11.0万元
- 批准年份:1997
- 负责人:蔡伟明
- 依托单位:
国内基金
海外基金
