白颖苔草盐诱导关键代谢物质筛选及其分子调控机制的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872996
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1601.草种质资源与遗传育种
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Salt stress is a major abiotic factor that limits the growth of many plant species. The domestic perennial Carex rigescens, which is characterized by low height and the robust tolerance to salt, drought, and heat, is an important native low-maintenance turfgrass for soil and water conservation, for urban as well as rural greening in the saline-alkali areas of northern China. Analysis of the changes of key metabolites and their metabolic pathway in Carex rigescens under salt stress is of great value in exploring the molecular mechanism of salinity-induced salt-tolerance responses in Carex rigescens. Our study conducts comparative analysis of the metabolism between the leaves/roots that are salt-treated and the leaves/roots that are not salt-treated in two kinds of C. rigescens (salt-tolerant and salt-sensitive). We use UHPLC-Q-TOF/MS approaches to identify the important salt-tolerance metabolites and pathways. Further studies of the molecular mechanisms and the function of key metabolite of the regulatory genes are achieved by assays of exogenous application, forward and reverse genetic analysis, and transcript expression profiling detection. Through these ways, we explore the salt-tolerance mechanism of C. rigescens. The results not only provide a new theoretical basis for the breeding of salt-tolerant new varieties of C. rigescens, they also have important significance for the practice of genetic improvement of other turfgrasses towards salt-tolerance.
盐碱是限制植物生长发育的主要非生物胁迫因素之一。乡土多年生白颖苔草具有植株低矮、耐盐碱、抗旱、耐热等特点,是我国北方盐碱地区重要的水土保持与城乡绿化低养护草坪草种。分析白颖苔草盐胁迫下关键代谢物质变化及代谢通路,对探索白颖苔草盐诱导耐盐应答的分子机制具有重要价值。本研究以耐盐与敏盐两种白颖苔草为材料,基于超高效液相色谱-四级杆-飞行时间串联质谱(UHPLC-Q-TOF/MS)技术,对盐胁迫下处理和未处理的白颖苔草叶片及根的代谢组进行比较分析,筛选其重要代谢物质和路径。利用外源施加、正反向遗传分析、转录水平表达分析等方法对关键代谢物质及其调控基因进行进一步的功能验证与分子机制的研究,探究其耐盐机制。研究结果不仅为白颖苔草耐盐的新品种选育提供新的理论依据,也将对草坪植物耐盐遗传改良实践具有重要意义。

结项摘要

盐碱是限制植物生长发育主要非生物胁迫因素之一。白颖苔草具有植株低矮 、耐盐碱、抗旱等特点,是我国北方重要的生态修复和城乡绿化低养护草种。分析白颖苔草盐胁迫下关键代谢物质变化及代谢通路,对探索白颖苔草盐诱导耐盐应答的分子机制具有重要价值。本研究以耐(黄骅)敏(北京)盐两白颖苔草为材料,对盐胁迫下白颖苔草叶片及根代谢组比较分析,筛选其重要代谢物质。利用外源施加、转录水平表达分析等方法对关键代谢物质及其调控基因进行功能验证与分子机制的研究,探究其耐盐机制。结果表明:白颖苔草代谢组盐处理适宜浓度为300mMNaCl;动态表达分析得出两材料分别鉴定到5764和10752个差异基因,构建了具显著性模型2个;差异基因GO注释和KEGG分析,生物进程分类中主要是代谢相关进程和蛋白代谢进程。分子功能分类中是催化活性和氧化还原酶活性。KEGG发现苯丙素代谢及氮代谢途径、亚麻酸代谢、淀粉和蔗糖代谢以及类胡萝卜素合成途径在两白颖苔草中均有较高的富集。差异基因功能鉴定到51个共同表达的转录因子、28个碳水化合物代谢相关基因,包括淀粉和蔗糖代谢途径中的多个催化酶类。盐胁迫后期鉴定到31个与植物激素信号转导相关的共同表达差异基因。细胞壁代谢通路中共鉴定18个共同表达的差异基因。利用qRT-PCR对其基因表达量进行分析并验证转录组数据是准确的。已初步明确乙酸合成关键基因 CrPDC1、咖啡酸氧甲基转移酶 CrCOMT基因和糖基转移酶CrUGT87A1基因的耐盐调控机理,均很好地提高植物的耐盐性。外源施加乙酸可提高盐胁迫下白颖苔草的耐盐性,其通过降低脂毒性提高植物耐盐性。研究结果为草耐盐新品种选育提供理论依据,也将对植物耐盐遗传改良具有重要的实际意义。已发表学术论文7篇,其中SCI 6篇,中文核心1篇。培养毕业博士1名,硕士1名,博士后出站1名。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
代谢组学在牧草和草坪草抗逆性的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    草地学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔会婷;孙熙诺;马承泽;胡倩楠;孙彦
  • 通讯作者:
    孙彦
Overexpression of CrCOMT from Carex rigescens increases salt stress and modulates melatonin synthesis in Arabidopsis thaliana
拟南芥苔草中 CrCOMT 的过表达会增加盐胁迫并调节褪黑激素的合成
  • DOI:
    10.1007/s00299-019-02461-7
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Cell Reports
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Kun Zhang;Huiting Cui;Shihao Cao;Li Yan;Li Mingna;Sun Yan
  • 通讯作者:
    Sun Yan
Comparative time-course transcriptome analysis in contrasting Carex rigescens genotypes in response to high environmental salinity
对照高盐度苔草基因型的比较时程转录组分析
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2020.110435
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Kun zhang;Huiting Cui;Mingna Li;Yi Xu;Shihao Cao;Ruicai Long;Junmei Kang;Kehua Wang;Qiannan Hu;Yan Sun
  • 通讯作者:
    Yan Sun
ipidomic metabolism associated with acetic acid priming-induced salt tolerance in Carex rigescens
毛苔草中乙酸启动诱导的耐盐性与脂质组代谢相关
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Plant Physiology and Biochemistry
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Qianhan Hu;Huiting Cui;Chengze Ma;Yue Li;Chunhua Yang;Kehua Wang;Yan Sun
  • 通讯作者:
    Yan Sun

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其他文献

食欲素受体拮抗剂治疗失眠症研究进展
  • DOI:
    10.16438/j.0513-4870.2017-1307
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黎越丹;崔冬晓;孙彦;贾艳艳;王平安
  • 通讯作者:
    王平安
双活性磺酸基蔗渣木聚糖对羟基苯甲酸酯的合成及活性模拟
  • DOI:
    10.13563/j.cnki.jmolsci.2017.02.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分子科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李和平;孙彦;邹英东;钱敬侠;左凯
  • 通讯作者:
    左凯
突发公共安全事件的风险沟通难题从心理学角度的观察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    自然灾害学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许洁虹;李纾;梁哲;叶先宝;孙彦;刘长江
  • 通讯作者:
    刘长江
风险条件下的跨期选择
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    心理科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙彦
  • 通讯作者:
    孙彦
桩蛋白和踝蛋白在儿童及青少年甲状腺癌组织表达
  • DOI:
    10.11712/jms201804006
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    青岛大学医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙国臣;庞文会;潘永杰;孙彦
  • 通讯作者:
    孙彦

其他文献

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孙彦的其他基金

苯丙氨酸代谢物参与白颖苔草盐胁迫应答的分子机制研究
  • 批准号:
    32271763
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
盐胁迫下白颖苔草蛋白组学的研究
  • 批准号:
    31472139
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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