木薯活性氧清除调控储藏根采后生理性变质机制的研究
批准号:
31271775
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
张鹏
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
段晓光、马秋香、郑奇婕、许佳、王珊珊
中文摘要
储藏根采后生理性变质(PPD)是木薯特有的生物学现象,发生迅速并导致储藏根变质,收获后72小时内必须加工,因此是当前木薯产业化面临的主要瓶颈之一。PPD是由氧化激发的储藏根薄壁细胞生理生化衰变的过程,其发生与活性氧(ROS)有着密切的关系。本课题旨在通过解析ROS转换与清除密切相关的超氧化物歧化酶(MeCu/ZnSOD)、过氧化氢酶(MeCAT1)及抗坏血酸过氧化物酶(MeAPX2)在PPD发生中的功能,并采用偶联提高清除超氧根离子和H2O2能力的思路,探索通过强化ROS清除机制来延缓PPD进程的有效途径。构建单价和双价表达MeCu/ZnSOD与MeCAT1及MeCu/ZnSOD与MeAPX2的表达载体,转化木薯,研究上调这些基因的表达对PPD进程的生理生化影响,结合Solexa高通量表达谱分析,了解发生机制和探索延缓PPD发生的可行性,为基因工程培育耐储藏木薯建立理论基础和应用依据。
英文摘要
The post-harvest physiological deterioration (PPD) of cassava storage roots is a unique biological phenomenon to cassava and occurs rapidly which causes the decay of its storage roots. After harvest, cassava storage roots must be processed within 72 hours. Therefore, it is currently one of the major bottlenecks for cassava industrialization. The occurrence of PPD is triggered by oxidative damage of parenchyma cells at the wound sites and has a close relationship with reactive oxygen species (ROS). The project is to explore the biological functions of key genes related to ROS generation and scavenging, including superoxide dismutase (MeCu/ZnSOD), catalase (MeCAT1) and ascorbic acid peroxidase (MeAPX2). Our approach is to coupling increase the capacity of ROS scavenging to free radicals and H2O2, which can lead to the development of an effective way for interfere PPD process. Transgenic cassava expressing genes of MeCu/ZnSOD and MeCAT1 or MeCu/ZnSOD and MeAPX2, alone or together, will be analyzed for their effects on the physiological and biochemical changes of PPD. By the combination of Solexa throughput expression profiling analysis, our understanding of PPD mechanism will be increased, and the feasibility for delayed PPD occurrence will be explored, both will provide theoretical basis and application support for engineering prolonged storage of cassava storage roots.
储藏根采后生理性变质(PPD)是木薯特有的生物学现象,发生迅速并导致储藏根变质,收获后72 小时内必须加工,因此是当前木薯产业化面临的主要瓶颈之一。PPD 是由氧化激发的储藏根薄壁细胞生理生化衰变的过程,其发生与活性氧(ROS)有着密切的关系。本课题通过分析ROS 转换与清除密切相关的超氧化物歧化酶(MeCu/ZnSOD)、过氧化氢酶(MeCAT1)及抗坏血酸过氧化物酶(MeAPX2)在PPD 发生中的功能,采用偶联提高清除超氧根离子和H2O2 能力的思路,构建了双价表达MeCu/ZnSOD 与MeCAT1 及MeCu/ZnSOD 与MeAPX2 的表达载体,获得了SOD+CAT1及SOD+APX2的转基因木薯植株,研究了上调这些基因的表达对PPD进程的生理生化影响,结合Solexa高通量表达谱分析了MicroRNA,深入了解了ROS及褪黑素调控PPD的发生机制并利用新技术延缓PPD的发生,为基因工程培育耐储藏木薯建立了理论基础和应用依据。项目共发表标注论文9篇,包括SCI论文5篇,申请专利3项,培养2名博士生和3名工程硕士生。
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Transition from somatic embryo to friable embryogenic callus in cassava: dynamic changes in cellular structure, physiological status, and gene expression profiles.
木薯从体细胞胚胎到脆性胚性愈伤组织的转变:细胞结构、生理状态和基因表达谱的动态变化。
DOI:
10.3389/fpls.2015.00824
发表时间:
2015
期刊:
Frontiers in plant science
影响因子:
5.6
作者:
[Ma Q, Zhou W, Zhang P]
通讯作者:
Zhang P
Melatonin attenuates postharvest physiological deterioration of cassava storage roots
褪黑激素减轻木薯贮藏根采后的生理恶化
DOI:
10.1111/jpi.12325
发表时间:
2016-05-01
期刊:
JOURNAL OF PINEAL RESEARCH
影响因子:
10.3
作者:
[Ma, Qiuxiang, Zhang, Ting, Wang, Zhen-Yu]
通讯作者:
Wang, Zhen-Yu
DOI:
--
发表时间:
2015
期刊:
生物技术通报
影响因子:
--
作者:
[张鹏]
通讯作者:
张鹏
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
生命科学
影响因子:
--
作者:
[杨俊, 周文智, 王红霞, 马秋香]
通讯作者:
马秋香
Increased expression of native cytosolic Cu/Zn superoxide dismutase and ascorbate peroxidase improves tolerance to oxidative and chilling stresses in cassava (Manihot esculenta Crantz)
天然胞质铜/锌超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶表达的增加提高了木薯 (Manihot esculenta Crantz) 对氧化和冷胁迫的耐受性
DOI:
10.1186/s12870-014-0208-4
发表时间:
2014-08
期刊:
BMC Plant Biology
影响因子:
5.3
作者:
[Yang, Jun, Duan, Xiaoguang, Jiang, Yueming, Zhang, Peng]
通讯作者:
Zhang, Peng
共 10 条
植物蓝光受体的结构与信号传递机制
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批准号:--
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项目类别:重点项目
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资助金额:273万元
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批准年份:2022
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负责人:张鹏
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依托单位:
木薯磷酸葡聚糖-水双激酶参与淀粉合成与降解双功能的作用机制研究
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批准号:32072118
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:张鹏
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依托单位:
木薯磷酸葡聚糖-水双激酶参与淀粉合成与降解双功能的作用机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:张鹏
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依托单位:
可溶性淀粉合成酶调控木薯储藏根碳流分配的机制研究
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批准号:31871682
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张鹏
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依托单位:
能量耦合模块专有型ECF转运蛋白的结构和转运过程动态分析
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批准号:31670755
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张鹏
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依托单位:
淀粉富集限制因子α-葡聚糖,水双激酶(GWD)参与木薯淀粉代谢的研究
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批准号:31571729
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项目类别:面上项目
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资助金额:66.0万元
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批准年份:2015
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负责人:张鹏
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依托单位:
ECF转运蛋白的结构与转运机制
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批准号:31370725
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2013
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负责人:张鹏
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依托单位:
能源作物木薯的抗低温遗传改良
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批准号:30771366
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2007
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负责人:张鹏
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依托单位:
国内基金
海外基金