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水稻Os-miR169y参与对核盘菌非寄主抗性的分子机制及油菜菌核病抗性改良

批准号:
32072021
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
梅家琴
依托单位:
学科分类:
作物种质资源学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
梅家琴

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
核盘菌引起的菌核病严重危害油菜生产。油菜抗菌核病育种因缺乏抗源陷入瓶颈,利用水稻的非寄主抗性是改良油菜的新思路。前期研究发现水稻Os-miR169y受核盘菌诱导表达,该miRNA可靶向核盘菌核糖体基因SsRPL19;拟南芥、烟草、油菜等寄主叶片涂抹Os-miR169y、拟南芥过表达Os-miR169y、烟草诱导沉默SsRPL19,均可显著减小菌斑面积。我们推测Os-miR169y通过靶向核盘菌SsRPL19抑制菌的核糖体功能,参与水稻对核盘菌的非寄主抗性。本项目拟通过基因工程手段,在水稻中敲除Os-miR169y、在核盘菌中过表达Os-miR169y和敲除SsRPL19,以及在油菜中过表达Os-miR169y和诱导沉默SsRPL19,明确Os-miR169y参与对核盘菌非寄主抗性的分子机制及其对油菜抗性改良的潜力。本项目将拓宽核盘菌抗源范围,对油菜菌核病抗性改良有重要理论和实践意义。
英文摘要
Rapeseed (Brassica napus) suffers heavily from attack by fungal pathogen Sclerotinia sclerotiorum. Due to the lack of resistant resource in B. napus and relative species, the breeding of sclerotinia-resistant rapeseed has been difficult and rather unsuccessful. It is a novel strategy to utilize non-host resistance of rice in the improvement of rapeseed. In our previous study, a rice miRNA, Os-miR169y, was induced by S. sclerotiorum and it was found to target to a S. sclerotiorum ribosome related gene SsRPL19. The in vitro experiments on Arabidopsis, tobacco and rapeseed, the overexpression of Os-miR169y in Arabidopsis, as well as the host induced gene silencing of SsRPL19 in tobacco, significantly reduced the lesion size on these host plants. Therefore, we hypothesize that Os-miR169y plays a role in the non-host resistance of rice to S. sclerotiorum via inhibiting the fungal ribosome gene SsRPL19. This project will confirm the role of Os-miR169y via knocking out of this miRNA from rice, and will further investigate the resistant mechanism of Os-miR169y via overexpressing Os-miR169y and knocking out SsRPL19 from the pathogen. In addition, the role of Os-miR169y in improving sclerotinia-resistance of rapeseed will be investigated via overexpressing Os-miR169y and silencing SsRPL19 in rapeseed. This project will effectively broaden the resistance resources against S. sclerotiorum, and will provide both theoretical and practical significance on improving sclerotinia resistance in rapeseed.
核盘菌是油菜菌核病的主要病原真菌,对作物生产造成严重威胁。水稻作为非寄主植物,其抗性机制对油菜抗病改良具有重要借鉴意义。本项目围绕“水稻Os-miR169y参与对核盘菌非寄主抗性的分子机制及油菜菌核病抗性改良”这一核心目标,系统解析Os-miR169y的功能及其抑菌机制,并开发新型遗传转化技术。. 研究首先通过构建Os-miR169y沉默株系,证实该基因对水稻抗核盘菌的关键作用。与野生型相比,STTM169y株系病斑面积显著增大,抗性相关指标如胼胝质沉积减少、H₂O₂积累增加、OsRBOHs表达降低,表明Os-miR169y通过调控活性氧代谢增强抗性。进一步研究发现,Os-miR169y靶向核盘菌的60S核糖体蛋白SsRPL19,并通过双荧光素酶报告系统验证其结合关系。过表达Os-miR169y或沉默SsRPL19显著抑制核盘菌菌丝生长、延迟菌核形成,并降低其在油菜上的致病性)。蛋白组学分析表明,Os-miR169y通过干扰核盘菌核糖体组装及翻译过程抑制其代谢与致病性。. 基于上述机制,项目团队成功将Os-miR169y应用于油菜抗病改良。外源施用合成Os-miR169y可被核盘菌菌丝吸收,显著抑制其侵染。转基因过表达Os-miR169y的拟南芥和油菜植株对核盘菌抗性显著增强,病斑面积分别减小55%和60%,且病原菌中SsRPL19表达量显著降低。此外,团队创新开发了基于纺锤形纳米颗粒(FM)的核盘菌遗传转化系统,利用FeCl₃和DAP合成纳米载体,实现了外源DNA的高效递送与稳定表达,转化效率较传统方法提升30%,为丝状真菌遗传研究提供了新工具。. 项目共发表论文2篇,获授权发明专利1项,培养博士研究生1名、硕士研究生2名,职称晋升1人。研究成果揭示了植物miRNA通过跨界调控病原菌核糖体功能参与非寄主抗性的新机制,为作物抗病育种提供了理论依据与技术储备,同时开发的纳米转化系统为真菌遗传学研究开辟了新路径,具有重要科学价值与应用前景。
野生甘蓝表皮毛基因的精细定位
  • 批准号:
    31401861
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    梅家琴
  • 依托单位:
国内基金
海外基金