节律钟和光周期调控水稻代谢组及抽穗期的分子机理

批准号:
31530052
项目类别:
重点项目
资助金额:
281.0 万元
负责人:
罗杰
依托单位:
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2020
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘贤青、陈伟、房传营、王文升、金成、万建、彭梦
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中文摘要
植物代谢物多样性的遗传基础及其调控是植物生物学重要科学问题。植物代谢组做为基因组与表型组的桥梁,是植物各种生物学过程的物质基础。水稻是我国及世界上最重要的作物之一,抽穗期是决定水稻产量最为重要的农艺性状之一。节律钟和光周期是调控植物代谢最重要的内、外因子,也是决定水稻抽穗的重要因素。申请者利用自己开发的能够在30分钟内定量近1000种代谢物的新广泛靶向代谢组学分析方法研究了长日照条件下水稻苗期叶片及根的代谢组动态变化,结果表明约20%的代谢物的积累具有明显的节律,同时筛选到一种受到Ghd7控制,参与节律钟和光周期调控水稻抽穗的代谢物,并精确定位了其遗传控制位点。本申请将在此基础上采用正反向遗传学相结合的手段,综合利用遗传学、生物化学、分子生物学和生物信息学等方法,解析组织特异性节律钟和光周期调控水稻代谢组的遗传和生化基础,阐明节律钟和光周期通过代谢物调控水稻抽穗期的分子机理。
英文摘要
Understanding the genetic basis and regulation of the diversity of plant metabolites is of crucial importance in plant biology. As the bridge between the genome and the phenome, the plant metabolome is the material basis of all aspects of biological processes in plants. Rice is one of the most important crops in China and worldwide. Circadian clock and photoperiod are the key internal and external factors that determine the metabolome and also the heading date in rice. Using a novel widely-targeted metabolic profiling strategy developed by us that can quantify nearly 1000 metabolites in 30 minutes. We have found that about 20% of the metabolome showed circadian accumulation in rice leaf. We have also preliminary identified a compound that is involved in the regulation of heading date. This compound is controlled by Ghd7 and we have also precisely mapped other loci that regulate the content of the metabolite. In this application, we will use the combined forward and reverse genetic strategies, together with approaches integrating biochemistry, molecular biology, and bioinformatics, to investigate the genetic and biochemical bases of the regulation of metabolome by circadian clock and photoperiod. We also intend to find out how circadian clock and photoperiod determine heading date through manipulate metabolism in rice.
植物代谢物多样性的遗传基础及其调控是植物生物学重要科学问题。植物代谢组做为基因组与表型组的桥梁,是植物各种生物学过程的物质基础。水稻是我国及世界上最重要的作物之一,抽穗期是决定水稻产量最为重要的农艺性状之一。节律钟和光周期是调控植物代谢最重要的内、外因子,也是决定水稻重要农艺性状的重要因素。申请者利用自己开发的能够在30分钟内定量近1000种代谢物的新广泛靶向代谢组学分析方法研究了长日照条件下水稻苗期叶片及根的代谢组动态变化,结果表明约20%的代谢物的积累具有明显的节律。本研究在此基础上采用正反向遗传学相结合的手段,综合利用遗传学、生物化学、分子生物学和生物信息学等方法,解析组织特异性节律钟调控水稻代谢组的遗传和生化基础,阐明节律钟通过代谢物调控水稻重要性状的分子机理。首先以水稻为材料进行了不同组织材料转录组和代谢组的研究,获得了不同组织的节律转录组,解析并鉴定了节律代谢组;利用水稻自然群体研究了节律钟等组织特异性调控代谢组的遗传、生化基础,定位到大量的主效调控位点,并进一步通过分子和生化手段克隆并鉴定了一批关键结构及调控基因;以节律性积累的苯丙烷代谢途径的代表性代谢物(类黄酮、酚胺等)为研究对象,解析了其代谢途径及转录调控网络;利用代谢组学辅助解析水稻复杂性状分子机理的方法,成功鉴定了一批调控水稻重要农艺性状的节律性代谢物,初步解析了节律代谢物支链氨基酸、茉莉素、葫芦巴碱等分别调控水稻生长、抽穗及衰老、粒型等重要农艺性状的分子机理,为代谢组学辅助作物育种的提供了新手段。
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
Natural variation in theOsbZIP18promoter contributes to branched-chain amino acid levels in rice
OsbZIP18 启动子的自然变异有助于水稻支链氨基酸水平
DOI:10.1111/nph.16800
发表时间:2020-08-06
期刊:NEW PHYTOLOGIST
影响因子:9.4
作者:Sun, Yangyang;Shi, Yuheng;Luo, Jie
通讯作者:Luo, Jie
Selection of a subspecies-specific diterpene gene cluster implicated in rice disease resistance
与水稻抗病性相关的亚种特异性二萜基因簇的选择
DOI:10.1038/s41477-020-00816-7
发表时间:2020-12
期刊:Nature Plants
影响因子:18
作者:Chuansong Zhan;Long Lei;Zixin Liu;Shen Zhou;Xitong Zhu;Hao Guo;Feng Zhang;Meng Peng;Meng Zhang;Yufei Li;Zixin Yang;Yangyang Sun;Kang Li;Ling Liu;Shuangqian Shen;Xuyang Wang;Jiawen Shao;Xinyu Jing;Zixuan Wang;Yi Li;Tomasz Czechowski;Morifumi Hasegawa;Ian G
通讯作者:Ian G
DOI:10.1016/j.molp.2019.06.001
发表时间:2019
期刊:Molecular Plant
影响因子:27.5
作者:Shouchuang Wang;Saleh Alseekh;Alisdair R Fernie;Jie Luo
通讯作者:Jie Luo
Control of leaf senescence by a MeOH-jasmonates cascade that is epigenetically regulated by OsSRT1 in rice
水稻中由 OsSRT1 表观遗传调控的 MeOH-茉莉酮酸酯级联控制叶片衰老
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Molecular Plant
影响因子:27.5
作者:Chuanying Fang;Hua Zhang;Jian Wan;YangYang Wu;Kang Li;Cheng Jin;Wei Chen;Shouchuang Wang;Wensheng Wang;Haiwei Zhang;Pan Zhang;Fei Zhang;Lianghuan Qu;Xianqing Liu;Daoxiu Zhou;Jie Luo
通讯作者:Jie Luo
A UV-B-responsive glycosyltransferase, OsUGT706C2, modulates flavonoid metabolism in rice
UV-B 响应性糖基转移酶 OsUGT706C2 可调节水稻中的类黄酮代谢
DOI:10.1007/s11427-019-1604-3
发表时间:2020-02
期刊:Sci China Life Sci
影响因子:--
作者:Feng Zhang;Hao Guo;Jiacheng Huang;Chenkun Yang;Yufei Li;Xuyang Wang;Lianghuan Qu;Xianqing Liu;Jie Luo
通讯作者:Jie Luo
PtNLP10/11调控杨树氮素信号的生理分子机制解析
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:罗杰
- 依托单位:
PtPIF4调控杨树氮素吸收同化的生理分子机制
- 批准号:31901282
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:罗杰
- 依托单位:
苯丙烷途径相关酰基转移酶功能鉴定及其进化研究
- 批准号:31070267
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:罗杰
- 依托单位:
一个新型花色素苷酰基转移酶的功能鉴定及花色素苷液泡包含体(AVIs)形成机理研究
- 批准号:30970258
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:罗杰
- 依托单位:
国内基金
海外基金
