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SlMAX2a/b在侧枝发育中的分子机制及SLs在番茄栽培中的应用研究

批准号:
31701967
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
俞晨良
依托单位:
学科分类:
茶学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
张成浩、董文其、侯春晓、郑秋寻、蘧颖超

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
独脚金内酯(Strigolactones,SLs )调控植物侧枝发育的分子机制尚未明确,在番茄分枝发育中的研究较少。本项目重点研究SlMAX2a和SlMAX2b基因在调控番茄侧枝发育中的生物学功能。拟通过利用基于tRNA加工系统的增强型CRISPR/Cas9基因编辑技术获得SlMAX2a/b的单突变体,同时利用VIGS技术获得SlMAX2a/b基因的双突变体。以突变体及超表达株系为材料,通过表型、组织特异性、亚细胞定位、内源独脚金内酯和生长素含量分析,以及利用酵母单、双杂文库筛选,凝胶阻滞分和免疫共沉淀验证,探索SlMAX2a和SlMAX2b调控番茄侧枝长发育的机制及独脚金内酯与生长素信号通路的关系。通过建立高效液相色谱串联质谱法测定SLs的种类和结构,并深入研究外源SLs处理对番茄生长发育的影响。本研究可为SLs调控番茄侧枝发育提供遗传学和分子生物学依据,为番茄栽培管理提供理论基础。
英文摘要
The molecular mechanism of strigolactones in regulation of plant lateral branch development remains unclear, and the research on tomato branch development is less. This project focuses on the biological function of SlMAX2a and SlMAX2b, the homologous gene of AtMAX2, in the regulation of collateral development in tomato. SlMAX2a and SlMAX2b are highly conserved genes. We are going to obtain the single mutant of SlMAX2a or SlMAX2b by using the boosting CRISPR/Cas9 multiplex editing capability with the endogenous tRNA-processing system, and the double mutants of SlMAX2a and SlMAX2b using VIGS technology. In this project, we will investige the function of SlMAX2a and SlMAX2b genes in regulation of collateral development using mutants and overexpression lines, and explore the relationship between strigolactones and auxin signaling pathway. The phenotype of the mutants and wild type, temporal and spiral location and subcellular localization of SlMAX2a and SlMAX2b will be carried out. Analysis of endogenous strigolactones and auxin content, the yeast single and two hybrid library screening, gel retardation assay and immune co-precipitation, will be used in this research. We will establish a HPLC-MS/MS method for the determination of the structure and the contents of the SL, and study the effect of GR24 treatment on the growth of the tomato. The project provides genetics and molecular biology basis for strigolactones regulating lateral branch development in tomato, and also provides a theoretical basis for the tomato cultivation and management.
生产上植物侧枝的数目是决定产量及经济效益的一项重要指标。番茄是强分枝的蔬菜,在番茄生产管理中经常通过整枝打杈控制侧枝数量来调整营养生长和生殖生长的关系,达到合理的养分输送和分配,取得较高的产量。通过同源序列比对,发现在番茄中有2个AtMAX2的同源基因,分别命名为SlMAX2a(Solyc07g055120.2)和SlMAX2b(Solyc12g010900.1)。运用反向遗传学方法,通过分析独脚金内酯信号通路关键基因SlMAX2a和SlMAX2b基因的基因功能和上游生长素调控转录因子,探索番茄侧枝发育的分子调控机制及独脚金内酯和生长素的信号交叉机制。研究结果表明SlMAX2a和SlMAX2b蛋白都定位于细胞核中,在番茄各个部位表现出不同的组织特异性表达模式,在真叶和茎中SlMAX2b的表达量高于SlMAX2a,在果实中SlMAX2a的表达量高于SlMAX2b。分离提纯得到的atmax2突变体具有多分枝的表型,分别将35S:SlMAX2a/bORF载体转入到拟南芥突变体atmax2-3中,结果发现SlMAX2a和SlMAX2b两个基因都能恢复atmax2-3的表型。通过筛库发现SlMAX2a启动子与ARF18(Solyc09g007810)互作,SlMAX2b启动子与ARF3(Solyc02g077560)互作。为了更好地了解番茄对独脚金内酯和生长素的响应,对外源生长素和SLs处理的番茄幼苗进行转录水平和蛋白水平分析。差异基因的KEGG代谢通路分析指出了乙烯生物合成和光合作用两个通路显著富集。IAA和IAA+GR24处理均上调了几种乙烯合成及代谢相关基因,表明它们参与乙烯生物合成的调控。此外,生长素- SL引起的几个CAB基因的表达可能会导致诱导光合作用的增加。GR24可以减少生长素激活的几种代谢途径,说明生长素与SLs之间的相互作用可能参与调控番茄的代谢途径。进一步分析表明,SLs通过诱导一系列生长素下游基因的表达,影响番茄幼苗的生长素应答。另一方面,生长素通过影响类胡萝卜素的生物合成途径调控SLs的生物合成。在蛋白水平上,GR24处理也14个光合作用相关蛋白。 这些结果将给我们提供一个机会来揭示生长素和SLs在番茄幼苗中的相互作用。
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
DOI: 10.3390/genes9030130
发表时间: 2018-02-27
期刊: Genes
影响因子: 3.5
作者: [Zhang C, Dong W, Gen W, Xu B, Shen C, Yu C]
通讯作者: Yu C
Comparative de novo transcriptomics and untargeted metabolomic analyses elucidate complicated mechanisms regulating celery (Apium graveolens L.) responses to selenium stimuli
比较从头转录组学和非靶向代谢组学分析阐明了调节芹菜(Apiumgravolelens L.)对硒刺激反应的复杂机制
DOI: 10.1371/journal.pone.0226752
发表时间: 2019-12
期刊: PLOS ONE
影响因子: 3.7
作者: [Chenghao Zhang, Baoyu Xu, Cheng-Ri Zhao, Junwei Sun, Qixian Lai, Chenliang Yu]
通讯作者: Chenliang Yu
The Phosphoproteomic Response of Okra (Abelmoschus esculentus L.) Seedlings to Salt Stress
黄秋葵幼苗对盐胁迫的磷酸化蛋白质组响应
DOI: 10.3390/ijms20061262
发表时间: 2019-03
期刊: International Journal of Molecular Sciences
影响因子: 5.6
作者: [Yu Chenliang, Wu Qinqfei, Sun Chendong, Tang Mengling, Sun Junwei, Zhan Yihua]
通讯作者: Zhan Yihua
Transcriptome analysis of tomato (Solanum lycopersicum L.) shoots reveals a crosstalk between auxin and strigolactone.
番茄(Solanum lycopersicum L.)芽的转录组分析揭示了生长素和独脚金内酯之间的串扰
DOI: 10.1371/journal.pone.0201124
发表时间: 2018
期刊: PloS one
影响因子: 3.7
作者: [Zhan Y, Qu Y, Zhu L, Shen C, Feng X, Yu C]
通讯作者: Yu C
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