组蛋白脱甲基化酶JMJ704调控水稻抗白叶枯病的分子机理研究
批准号:
31601288
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
侯雨萱
依托单位:
学科分类:
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
项目参与者:
黄世文、王玲、李路、孙磊
中文摘要
水稻是我国最重要的粮食作物。组蛋白的脱甲基化修饰可以激活或抑制基因的表达,进而调控水稻对病原菌侵染的抗性。申请人已发表的研究数据表明水稻组蛋白脱甲基化酶基因JMJ704的两个等位缺失突变体均对白叶枯病原菌( Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)的抗性减弱,但该基因能否增强水稻的抗性以及其调控的分子机理仍然未知。本项目前期研究工作揭示超量表达JMJ704可显著增强水稻对Xoo的抗性。本项目拟在上述JMJ704详实的生物学功能数据的基础上,通过离体和活体的脱甲基化酶活实验鉴定JMJ704蛋白作用的组蛋白底物和位点,明确其生化功能;通过ChIP-seq、ChIP-PCR、qRT-PCR实验探索JMJ704调控的下游基因和方式,明晰其调控的基因网络;从而全面阐明JMJ704在水稻防御白叶枯病中的分子调控机理,从表观遗传这个全新的领域为水稻抗病育种储备优良基因资源。
英文摘要
Rice is one of the most important food crops in China. Emerging evidences have shown that histone demethylation plays essential roles in rice defense against pathogen infection by activating or repressing gene transcription. JmjC domain-containing protein gene JMJ704 encodes a histone Lys demethylase in rice. Our published results demonstrated that jmj704 lines were more susceptible to bacterial blight disease pathogen (Xanthomonas oryzae pathovar oryzae, Xoo) infection than the wild-type. However, the potential of JMJ704 to improve rice disease resistance and the underlying regulation mechanism remain unclear. In this proposal, our preliminary data showed that over-expression of JMJ704 significantly enhanced rice resistant against Xoo infection. This proposal aims to confirm the biological role of JMJ704 in rice defense, investigate the specific histone substrate and sites of JMJ704 by demethylase activity assay in vivo and in vitro, as well as the regulatory networks by ChIP-seq、ChIP-PCR、qRT-PCR. In summary, the above proposal will shed light on the role of JMJ704 during pathogen infection, and elucidate the molecular mechanism of JMJ704 in rice defense response to Xoo, and provide novel gene resources for resistance breeding.
组蛋白的脱甲基化修饰通过调控基因的表达在水稻抗病防御反应中起着非常重的作用。JMJ704是水稻组蛋白赖氨酸脱甲基化酶JmjC家族成员,受白叶枯病菌 ( Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)诱导表达。当Xoo侵染时,该基因的超量表达植株和突变体同野生型比抗性分别显著增强和减弱。在明确生物学功能的基础上,组蛋白的脱甲基化酶活实验证实JMJ704是H3K4脱甲基化酶、特异地去除组蛋白H3K4的二/三甲基化水平。进而,通过RNA-seq、qRT-PCR和ChIP-PCR等实验,我们鉴定到白叶枯病抗性的负调控因子NRR、OsWRKY62和Os-11N3是JMJ704作用的下游基因,JMJ704通过特异去除其3个基因的H3K4me2和H3K4me3水平来抑制它们的表达从而增强水稻对白叶枯的抗性。本项目获得JMJ704的缺失突变体和超量表达的遗传材料,明确JMJ704是水稻防御白叶枯病的正向调节因子,并且解析其H3K4脱甲基化酶活性和调控的基因网络。上述研究不仅拓展和丰富表观遗传抗病机制,而且还能为水稻抗病育种储备优良的基因资源,为保障国家粮食的战略安全打下坚实基础。
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A Quantitative Proteomic Analysis of Brassinosteroid-induced Protein Phosphorylation in Rice (Oryza sativa L.).
水稻 (Oryza sativa L.) 中油菜素类固醇诱导的蛋白质磷酸化的定量蛋白质组学分析
DOI:
10.3389/fpls.2017.00514
发表时间:
2017
期刊:
Frontiers in plant science
影响因子:
5.6
作者:
[Hou Y, Qiu J, Wang Y, Li Z, Zhao J, Tong X, Lin H, Zhang J]
通讯作者:
Zhang J
SAPK10-Mediated Phosphorylation on WRKY72 Releases Its Suppression on Jasmonic Acid Biosynthesis and Bacterial Blight Resistance
SAPK10 介导的 WRKY72 磷酸化释放了对茉莉酸生物合成和白叶枯病抗性的抑制。
DOI:
10.1016/j.isci.2019.06.009
发表时间:
2019-06-28
期刊:
ISCIENCE
影响因子:
5.8
作者:
[Hou, Yuxuan, Wang, Yifeng, Zhang, Jian]
通讯作者:
Zhang, Jian
DOI:
10.1094/pdis-09-19-1880-pdn
发表时间:
2020
期刊:
Plant Disease
影响因子:
作者:
[Hou Yuxuan, Xu Yihua, Zhang Yilin, Yu Lin, Liu Liangmeng, Wang Ling, Huang Shiwen]
通讯作者:
Huang Shiwen
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
生物技术通报
影响因子:
--
作者:
[徐以华, 黎起秦, 刘连盟, 王玲, 丁新华, 侯雨萱, 黄世文]
通讯作者:
黄世文
First report of bacterial panicle blight of rice caused by Burkholderia glumae in southern China.
中国南方首次报道由颖壳伯克霍尔德菌引起的水稻细菌性穗枯病。
DOI:
10.1094/pdis-09-19-1880-pdn
发表时间:
2020
期刊:
Plant Disease
影响因子:
4.5
作者:
[Hou Yuxuan, Xu Yihua, Zhang Yilin, Yu Lin, Liu Liangmeng, Wang Ling, Huang Shiwen]
通讯作者:
Huang Shiwen
水稻海藻糖-6-磷酸磷酸酶TPP1调控水稻抗病的作用机制及应用研究
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批准号:LY23C130004
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:侯雨萱
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依托单位:
国内基金
海外基金