4-香豆酸:CoA连接酶基因Mu4CL3与香蕉植株倒伏抗性的关系分析

批准号:
31371696
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
常胜合
依托单位:
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙威、陈娇、孙佩光、李敬阳、王甲水、许奕、林妃、黄素珍、邢文婷
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中文摘要
台风经常造成我国香蕉大面积减产甚至绝收。植物对倒伏的抗性主要取决于茎秆中木质素的含量。4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)是植物木质素合成途径中的一个关键酶。我们前期将杨树木质部特异表达启动子proPtCOMT和Mu4CL3转化进拟南芥,转基因植株的木质素含量和倒伏抗性显著高于野生型。本研究计划在这些结果的基础上,将Mu4CL3转化进我国香蕉主栽品种巴西蕉和威廉斯,使其在香蕉植株的假茎中过量表达,同时运用RNAi使Mu4CL3在香蕉植株假茎中减量表达;通过GC-MS、核磁共振NMR分析转基因植株木质素结构的变化;观察香蕉植株假茎、根以及管胞的细胞壁结构的变化;监测proPtCOMT驱动下Mu4CL3在香蕉植株中的组织特异性表达;研究两种不同的RNAi载体构建方式对基因沉默效率的影响;分析转基因植株4CL酶活、木质素含量和倒伏抗性之间的关系;获得香蕉抗倒伏种质,为培育香蕉抗风新品系奠定基础。
英文摘要
The production of banana in China is always affected heavily by typhoon. Plant's lodging resistance is mainly determined by lignin content in stem. 4-coumarate:CoA ligase is a key enzyme in lignin synthesis pathway in plants. We had transformed an xylem-specially expressing promoter, proPtCOMT and Mu4CL3, a 4-coumarate:CoA ligase (4CL) gene isolated from banana, into Arabidopsis. Both lignin content and lodging resistance of transgenic plants were higher than those of wild type. In this item, we are going to transform Mu4CL3 into Brazillian and Williams, two banana varieties that were large-scale planted in China. Mu4CL3 will be over-expressed in banana. At the same time, Mu4CL3's expression will be repressed using RNAi technique. Lignin composition in transgenic plants will be analyzed through GC-MS and NMR. Pseudostem, root and the composition of tracheid's cell wall will also be studied. The tissue-specific expression of Mu4CL3 will be monitored. We are also going to study the gene silencing efficiency caused by different RNAi vector-constructing method. The relationship among 4CL enzyme activity, lignin content and lodging resistance will be analyzed. We are also going to get new banana typhoon-resistant germplasms. Breeding new banana typhoon-resistant varieties will be prepared through this item.
香蕉是我国产量最大的热带水果。我国香蕉经常因为台风而大面积减产。通过转基因技术培育抗风新品种是解决这个问题的一个途径。.我们发现,在香蕉未成熟雄花中,位于第十六排到第八排的雄花最适宜于进行胚性愈伤诱导。在培养基中加入抗坏血酸能够有效抑制未成熟雄花的褐化。烟草阿拉伯糖蛋白基因NtEPc体外表达后添加到胚性愈伤诱导培养基中,能够提高胚性愈伤获得的比例。我们建立了一套提高香蕉未成熟雄花胚性愈伤诱导成功率的方法。.植物茎秆的倒伏抗性主要取决于茎秆木质素含量。4-香豆酸CoA连接酶是控制木质素合成的一个关键酶。目前已经知道功能的高粱4CL基因bmr2在大肠杆菌中的表达产物能够催化从4-coumarate到coumaroyl-CoA的代谢过程。Mu4CL15和Mu4CL18与bmr2具有非常高的同源性;这三个基因编码的氨基酸序列具有相似的底物结合域,它们拥有高度相似的二级结构和三级结构;它们的底物结合域空间大小和内面疏水性都高度相似。.我们将Mu4CL15和Mu4CL18分别转化进烟草以后,发现转基因烟草的茎秆强度显著高于野生型。我们将这两个基因分别在大肠杆菌中进行过量表达,发现重组蛋白质催化效率最高的底物是4-香豆酸,其次依次是咖啡酸、阿魏酸和芥子酸。将Mu4CL15在烟草中进行转化后发现,转基因植株茎秆的木质素含量显著高于只转化空载体的野生型。转基因幼苗的茎秆强度显著高于只转化空载体的野生型。在烟草中过量表达Mu4CL15能够增加烟草植株茎秆的木质素含量和抗倒伏能力。通过过量表达Mu4CL15可能能够提高香蕉植株假茎的抗倒伏能力。.将Mu4CL15转化进入普通香蕉巴西蕉以后,只转化空载体的香蕉幼苗假茎木质素含量为5.3±0.5%,而转化Mu4CL15的香蕉幼苗的假茎木质素含量为10.3±0.6%,转化Mu4CL15的香蕉幼苗的假茎木质素含量显著高于只转化空载体的香蕉幼苗。转化Mu4CL15的香蕉幼苗的假茎物理强度显著高于只转化空载体的香蕉幼苗。通过向香蕉转化4-香豆酸:CoA连接酶基因提高香蕉抗倒伏能力是可行的。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:2016
期刊:分子植物育种
影响因子:--
作者:舒海燕;孙威;王展;银曼妮;韩谦;周兆禧;戴敏洁;金志强;李敬阳;常胜合
通讯作者:常胜合
Tobacco Arabinogalactan Protein NtEPc Can Promote Banana (Musa AAA) Somatic Embryogenes
烟草阿拉伯半乳聚糖蛋白 NtEPc 可促进香蕉 (Musa AAA) 体细胞胚胎发生
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Appl Biochem Biotechnol
影响因子:--
作者:舒海燕;徐立;李志英;李敬阳;金志强;常胜合
通讯作者:常胜合
DOI:--
发表时间:--
期刊:分子植物育种
影响因子:--
作者:常胜合;孙威;徐桂莺;魏卿;李敬阳;舒海燕
通讯作者:舒海燕
DOI:--
发表时间:--
期刊:分子植物育种
影响因子:--
作者:常胜合;孙威;许桂莺;王展;银曼妮;韩谦;魏卿;李敬阳;舒海燕
通讯作者:舒海燕
DOI:--
发表时间:--
期刊:基因组学与应用 生物学
影响因子:--
作者:常胜合;孙威;黄东梅;林妃;王展;银曼妮;韩谦;舒海燕
通讯作者:舒海燕
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