‘黄花’梨及其绿皮芽变果皮色泽发育相关基因克隆与功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31272140
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1503.果树生长发育
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Study on genes involved in russet or green fruit traits and their functions is very significant for molecular breeding of fruit color on sand pear (Pyrus pyrufolia Nakai), and Pyrus pyrufolia Nakai 'Huanghua' and its green skin bud sport (tentatively named as 'Green Huanghua') provide perfect material for carrying out this research. We have found some differentially expressed genes between 'Huanghua' and 'Green Huanghua' fruit peels, including phenylalanine ammonia lyase gene (PAL), cinnamic acid 4-hydroxylase gene (C4H) and cinnamoyl-CoA reductase gene (CCR), which suggest expression level of genes involved in phenylpropane metabolism is changed between the two materials. In order to further study genes related to russet and green fruit traits, in this project we will clone genes related to fruit color development from 'Huanghua' and 'Green Huanghua' pear fruit and study their roles in fruit color formation. On the one hand, comprehensive analysis of differentially expressed genes between 'Huanghua' and 'Green Huanghua' fruit peel at the key developmental stage of fruit color would be performed by transcriptome sequencing; On the other hand, GC-MS is used to analyze and identify the different metabolites between peel epidermises of the two pear fruits, which are used to select the key genes involving in fruit color development from the above differentially expressed genes. Based on the candidate genes which might identify fruit color, their full length cDNAs would be cloned and used to construct sense or antisense plant expressing vector, and then the roles of these genes in fruit color development would be studied by agro-injection technique. In addition, the selected important genes would be transferred into tomato to further reveal their functions. Exploring genes controlling russet or green skin development and their functions to provide important functional genes for molecular breeding of pear fruit color.
砂梨果实褐皮和绿皮性状相关基因克隆及其功能研究对果皮色泽分子育种具有重要意义,'黄花'梨及其绿皮芽变'绿黄花'为该研究提供了理想的试材。我们已找出了该对材料一些差异表达基因,如PAL、C4H、CCR,至少是苯丙烷代谢相关基因表达发生了改变。为了进一步研究褐皮和绿皮性状相关基因及其功能,本项目以克隆果皮色泽发育相关基因及其在色泽发育过程中的功能为主要研究内容,一方面通过转录组测序对果皮色泽发育关键期差异表达基因进行更全面的分析;另一方面利用GC-MS技术,分析果皮表皮差异代谢产物并与差异表达的基因进行比照分析确定出候选基因,克隆基因全长序列,构建其正义/反义表达载体,利用农杆菌微注射基因瞬时表达技术研究这些基因在果皮色泽发育过程中的作用,同时筛选重要的基因转化番茄深入研究其功能。预期结果是探明控制褐皮/绿皮发育的关键基因及其作用,为果皮色泽分子育种提供重要的功能基因。

结项摘要

砂梨果实褐皮和绿皮性状差异基因的鉴定、相关基因的克隆及其功能研究,对果皮色泽分子育种具有重要意义。本研究主要对‘黄花’梨及其绿皮芽变‘绿黄花’果皮形态学、生理生化及其代谢组差异、转色关键期差异基因的筛选及其表达分析、砂梨果皮褐色性状形成的相关基因功能验证分析、梨SSR和SNP分子标记开发等五方面进行了研究,主要研究结果如下:.1、通过对‘黄花’梨及其绿皮芽变‘绿黄花’果实的果点发育、不同发育时期的果皮表面结构和表皮膜特点、成熟梨果皮结构的比较研究,发现‘黄花’梨果点形成早而集中,果点发育快,花后10周后果面蜡质减少,果点周缘出现裂口,角质膜逐渐破裂,直至完全龟裂,黄褐色表皮膜为果皮颜色的决定者;而‘绿黄花’梨果点形成晚,果点发育慢,花后10周蜡质一直存在,角质膜从幼果到果实成熟都保持完整,表皮膜无色透明,不决定果皮色泽。.2、‘黄花’高于‘绿黄花’木质素和酚类物质的含量,果皮高于果肉;两种材料果皮代谢产物差异成分主要为蜡质、角质组分及苯丙烷类代谢产物,说明苯丙烷代谢途径在‘黄花’果皮褐色性状形成中发挥作用;‘黄花’梨果皮蜡质和木栓质成分中单体含量高,表明脂肪酸同样参与木栓质形成;‘黄花’梨果实套袋和未套袋果皮代谢物差异物质分析表明一些脂肪酸类、酚类和苯丙烷类等代谢产物可能参与了‘黄花’梨果皮褐色物质的形成。.3、通过DDRT-PCR法找到了‘黄花’与‘绿黄花’差异表达基因PpyDFN1、PpyPAL1、PpyC4H和PpyCCR,通过转录组分析法,从注释到GO数据库中的41,137个Unigene中找到6,408个差异显著基因,从KEGG代谢通路中的29,961条Unigene中筛选出1,441条差异表达基因,其中678个参与96个代谢或信号通路,分别有55个和33个参与到“苯丙烷类生物合成”和“角质、木栓质和蜡质生物合成”代谢途径中。.4、克隆了砂梨防御素基因PpyDFN1(登录号HM044853)、苯丙氨酸解氨酶基因PpyPAL1、促进组织木栓化的ω-羟基棕榈酸O-阿魏酰转移酶基因PpyHHT。.5、利用‘黄花’果实发育期果皮转录组数据开发了4,300对SSR分子标记,获得162,048个SNP位点,利用梨杂交群体的转录组数据开发的了332对SSR分子标记。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
园艺作物代谢组学研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;章镇;乔玉山;郭忠仁
  • 通讯作者:
    郭忠仁
‘黄花’梨及其芽变‘绿黄花’梨HHT基因克隆与表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕照清;任丹丹;周贺;乔玉山
  • 通讯作者:
    乔玉山
2种Y形整形方式对‘中梨1号’生长结果的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    经济林研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王苏珂;苏艳丽;李秀根;乔玉山
  • 通讯作者:
    乔玉山
‘黄花’及其芽变‘绿黄花’梨成熟期果皮代谢物鉴定与比较分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    果树学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾晓东;吕照清;蔡斌华;乔玉山
  • 通讯作者:
    乔玉山
砂梨果皮转录组SNP位点发掘及其功能注释分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    青岛农业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周贺;李浩男;蔡斌华;乔玉山
  • 通讯作者:
    乔玉山

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其他文献

转番茄铁载体基因(LeIRT2)八棱
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    渠慎春;张君毅;陶建敏;乔玉山
  • 通讯作者:
    乔玉山
美国山核桃与浙江山核桃果实品质的比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    天津农业科学
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  • 作者:
    莫正海;李永荣;郭忠仁;乔玉山
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    乔玉山
转基因八棱海棠郁苹果品种亲合性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    果树学报,2005,22(2):97~100.
  • 影响因子:
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  • 作者:
    渠慎春;乔玉山;彭明炜;章镇*
  • 通讯作者:
    章镇*
栽培草莓潜在印记基因FaTRG-31的克隆与特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安琪;张红;怀欣佳;荆晓彤;熊劲松;乔玉山
  • 通讯作者:
    乔玉山
小黄李的离体快速繁殖.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    植物生理学通讯,2006,42(3):477~478.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔玉山;许宽容;章镇*;丁治国
  • 通讯作者:
    丁治国

其他文献

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乔玉山的其他基金

绿色草莓S-RNase基因的表达调控及其介导的GSI中修饰子的鉴定
  • 批准号:
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  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
草莓印记基因及其调控sRNAs筛选与功能验证
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    31872056
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AI项目解读示例

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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