转录因子BnMYB46对甘蓝型油菜角质层蜡质沉积的作用与调控机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771694
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1304.作物生理学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As the outmost surface of plants, cuticular wax is related to the adaptation of Brassica napus to biotic and abiotic stresses. However, the key genes regulating cuticular wax deposition in B. napus and their acting mechanism are still unclear. In our previous studies, using Genome-Wide Association Studies (GWAS), a candidate transcription factor regulating cuticular wax deposition in B. napus, BnMYB46, was obtained. Results of subcellular localization showed that BnMYB46 protein was located in the cell nucleus. The transcription level of BnMYB46 was related to cuticular wax deposition in B. napus. Furthermore, the promoter regions of many of the cuticular wax biosynthetic genes contain MYB46-binding cis-regulatory motif M46RE, suggesting that MYB46 directly regulates the genes involved in the biosynthesis of the cuticular wax compositions. In order to reveal the function and molecular mechanism of BnMYB46 as a central regulator for cuticular wax deposition in B. napus, we plan to 1) analyze the role of BnMYB46 in cuticular wax deposition by up regulating and down regulating the expression of BnMYB46 in plant; 2) identify the target genes of BnMYB46 by RNA-seq; 3) confirm that BnMYB46 directly binds the promoter of the target genes and activates the transcription of the cuticular wax biosynthetic genes. The promoter of BnMYB46 will be furtherly cloned and the upstream transcription factor regulating BnMYB46 will be screened. Our aim is to elucidate the transcriptional regulation network and the function of BnMYB46 that controls the cuticular wax in B. napus. The results of the research will provide theoretic foundation and gene resources in increasing the tolerance of B. napus to stresses through genetic manipulation methods.
角质层蜡质与甘蓝型油菜抗(耐)逆性密切相关,但目前控制油菜角质层蜡质沉积的调控因子和作用机制还不清楚。我们利用GWAS从全基因组水平筛选到一个调控甘蓝型油菜角质层蜡质沉积的转录因子BnMYB46,亚细胞定位表明BnMYB46具有核定位功能,其转录水平与甘蓝型油菜叶片蜡质沉积相关;蜡质相关基因启动子分析表明含有MYB46特异性应答元件M46RE,可能被BnMYB46所识别。为了揭示BnMYB46在甘蓝型油菜蜡质沉积中的功能与作用机制,本项目拟通过上调和下调BnMYB46的表达,分析其在蜡质沉积中的作用;进而利用转录组分析明确其调控的靶基因,确定其与靶基因启动子的结合特性及其对靶基因的调控活性;进一步分离BnMYB46基因的启动子,筛选调控BnMYB46的转录因子,从而阐明BnMYB46的上下游调控网络及其在蜡质沉积中的作用和调控机制。研究结果将为提高油菜抗(耐)逆性提供理论依据和基因资源。

结项摘要

角质层蜡质与甘蓝型油菜抗(耐)逆性密切相关,但目前控制油菜角质层蜡质沉积的调控因子和作用机制还不清楚。本研究针对甘蓝型油菜角质层蜡质候选调控因子BnMYB46展开研究,通过基因表达模式分析、转基因功能研究、转录组及DNA与蛋白质互作分析,明确了BnMYB46在甘蓝型油菜蜡质沉积中的功能,初步揭示了BnMYB46调控甘蓝型油菜角质层蜡质沉积的分子机制。主要结果如下:1)BnMYB46主要在木质化程度高的组织器官中表达,其中在种子中的表达量最高,角果与根次之,在花中的表达较低,在高蜡油菜叶表皮中的表达显著高于低蜡材料,MeJA、Nacl和干旱处理后,BnMYB46的表达显著上调,低温处理后显著下调;2)在油菜中过表达BnMYB46,蜡质组分中烷、醛、一级醇以及酮含量显著增加,其中C27-C31烷、C28醛、C29醛等显著高于对照植株;BnMYB46过表达也增加了角质总量,其中十六碳脂肪酸(16:0)含量显著增加;水分损失率测定结果表明,过表达植株的角质层渗透性减弱;3)结合转录组分析与ChIP实验确定了在蜡质生物合成途径中受BnMYB46作用的靶基因,揭示了BnMYB46可能通过调控BnRAP2.4、MYB106等进而调控BnCER1、BnKCS1等蜡质基因的表达,最终影响甘蓝型油菜的蜡质沉积;4)构建了油菜叶表皮cDNA文库,利用酵母单杂交初步筛选获得6个BnMYB46上游调控因子,这些基因参与了细胞壁特性调控、花粉萌发、次生壁生物合成、脂类转运、表皮发育等生物过程。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Environment-Driven Adaptations of Leaf Cuticular Waxes Are Inheritable for Medicago ruthenica.
紫花苜蓿叶角质层蜡的环境驱动适应是可遗传的
  • DOI:
    10.3389/fpls.2021.620245
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Guo Y;Zhao X;Li Y;Li Z;Xiao Q;Wang Y;Zhang X;Ni Y
  • 通讯作者:
    Ni Y
A combination of genome-wide association study and transcriptome analysis in leaf epidermis identifies candidate genes involved in cuticular wax biosynthesis in Brassica napus.
叶表皮全基因组关联研究和转录组分析相结合,鉴定出参与甘蓝型油菜角质层蜡生物合成的候选基因
  • DOI:
    10.1186/s12870-020-02675-y
  • 发表时间:
    2020-10-06
  • 期刊:
    BMC plant biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Jin S;Zhang S;Liu Y;Jiang Y;Wang Y;Li J;Ni Y
  • 通讯作者:
    Ni Y
Comparative analyses of cuticular waxes on various organs of faba bean (Vicia faba L.)
蚕豆(Vicia faba L.)各器官角质层蜡质的比较分析
  • DOI:
    10.1016/j.plaphy.2019.03.015
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Physiology and Biochemistry
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Zhao Xiao;Huang Lei;Kang Lin;Jetter Reinhard;Yao Luhua;Li Yang;Xiao Yu;Wang Dengke;Xiao Qianlin;Ni Yu;Guo Yanjun
  • 通讯作者:
    Guo Yanjun
Overexpression of BnKCS1-1, BnKCS1-2, and BnCER1-2 promotes cuticular wax production and increases drought tolerance in Brassica napus
BnKCS1-1、BnKCS1-2 和 BnCER1-2 的过表达可促进甘蓝型油菜角质层蜡的产生并提高耐旱性
  • DOI:
    10.1016/j.cj.2019.04.006
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Crop Journal
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Wang Yanmei;Jin Shurong;Xu Yi;Li Shuai;Zhang Shuangjuan;Yuan Zheng;Li Jiana;Ni Yu
  • 通讯作者:
    Ni Yu
Exogenous hormones influence Brassica napus leaf cuticular wax deposition and cuticle function
外源激素影响甘蓝型油菜叶角质层蜡质沉积及角质层功能
  • DOI:
    10.7717/peerj.9264
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    PeerJ
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yuan Zheng;Jiang Youwei;Liu Yuhua;Xu Yi;Li Shuai;Guo Yanjun;Jetter Reinhard;Ni Yu
  • 通讯作者:
    Ni Yu

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其他文献

低温胁迫下拟南芥表皮蜡质的响应机制初探
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    郭芸江;唐华;倪郁;韩龙;郭彦军
  • 通讯作者:
    郭彦军

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倪郁的其他基金

BnMYB46介导靶基因BnIAA19.c03通过硫苷及抗氧化系统调节甘蓝型油菜抗逆性机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
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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

        graph TD
          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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