籼粳杂种花粉不育基因Sa、Sb和Sc互作导致同源四倍体水稻杂种F1花粉败育效应差异性的分子机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31270352
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0207.植物生殖与发育
  • 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

Autotetraploid rice is a special genetic material and its intersubspecific hybrids have high potential to increase the rice yield, but it has major drawback of low seed set. Pollen abortion was one of most important reasons for low seed of the autotetraploid intersubspecific hybrids. In our previous research, it was found that pollen sterility loci (Sa, Sb and Sc) interactions are main genetic reason for pollen sterility of autotetraploid hybrids. Heterozygous genotype (ij) at each locus i.e., indica genotype (ii) and japonica genotype (jj), cause pollen sterility due to interaction between i and j alleles. The extent of pollen sterility is varied at each locus, while multi allelic interactions (two or three loci) result in very low pollen fertility in autotetraploid intersubspecific hybrids. So far, little information is available on the molecular mechanism of pollen sterility loci interaction in autotetraploid rice. In this project, we will make several combinations with different pollen sterility loci interactions by crossing with different pollen sterility iso-geneic lines, as well as the control combinations (without pollen sterility gene interaction) at these three pollen sterility loci using autotetraploid rice lines harboring Sa-n, Sb-n and Sc-n genes crossed with iso-geneic lines. The cytological insights, gene expression in whole genome and the expression of genes associated with pollen development in meiosis will be studied using above mentioned hybrids. From these observations, we'll be able to understand the molecular mechanism lie underneath the pollen sterility loci interaction i.e., how pollen genes interactions affect the genes expression during pollen development in autotetraploid intersubspecific hybrids and how it cause different degrees of pollen abortion. Moreover, we will be able to know that how multi pollen genes interactions affect the genes expression more bigly than single gene interaction, and how it results in very low pollen fertility of intersubspecific hybrids. These results will be very helpful for overcoming the sterility of autotetraploid intersubspecific hybrids and promote them for commercial application.
同源四倍体水稻亚种间杂种F1具有强大生物学优势,花粉不育是其优势利用主要障碍之一.已有研究表明籼粳杂种花粉不育基因Sa、Sb和Sc座位互作是导致其花粉不育的主要遗传原因,每个座位籼型基因(ii)与粳型基因(jj)杂合均可产生互作,对F1花粉败育产生不同效应;多个座位同时互作,花粉败育呈上位性效应。本项目拟利用同源四倍体水稻近等基因系组配花粉不育基因不同互作类型杂种F1,以不互作的杂种F1作为对照,一是对不同座位互作类型杂种F1花粉发育过程的细胞学、基因表达谱差异、与减数分裂染色体行为有关基因表达差异等进行研究,以弄清互作是如何通过影响花粉发育基因表达而使杂种F1花粉出现不同败育;二是通过多座位同时互作与单座位互作比较研究,弄清前者是如何加重基因异常表达而使花粉败育率呈现上位性.研究结果有望弄清不同座位互作引起杂种F1花粉败育效应差异以及多基因互作上位性的分子机理,为克服不育性提供理论基础

结项摘要

本项目针对同源四倍体水稻亚种间杂种F1 花粉育性偏低的问题,利用同源四倍体水稻近等基因系组配花粉不育基因不同互作类型杂种F1,对其花粉发育过程的细胞学、基因表达谱、以及与减数分裂染色体行为相关基因表达等进行系统研究,发现多倍性加强了杂种花粉不育基因多座位互作的效应,使得F1减数分裂异常性增加,进而使得F1花粉育性偏低;基本弄清了减数分裂重要相关基因表达的显著下调是引起杂种花粉不育的分子遗传机理,本研究结果为进一步开展杂种花粉不育基因多座位互作效应的分子机理和克服其不育性提供重要的理论基础。项目完成期间,已正式发表SCI收录论文3篇,其中有1篇为生物学大类分区1区,影响因子超过6的高水平论文;培养博士1名、硕士4名、青年教师1名。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Comparative Small RNA Analysis of Pollen Development in Autotetraploid and Diploid Rice.
同源四倍体和二倍体水稻花粉发育的小 RNA 比较分析
  • DOI:
    10.3390/ijms17040499
  • 发表时间:
    2016-04-12
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li X;Shahid MQ;Wu J;Wang L;Liu X;Lu Y
  • 通讯作者:
    Lu Y
Comparative cytological and transcriptomic analysis of pollen development in autotetraploid and diploid rice
同源四倍体和二倍体水稻花粉发育的比较细胞学和转录组分析
  • DOI:
    10.1007/s00497-014-0250-2
  • 发表时间:
    2014-12-01
  • 期刊:
    PLANT REPRODUCTION
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wu, Jinwen;Shahid, Muhammad Qasim;Lu, Yonggen
  • 通讯作者:
    Lu, Yonggen
Polyploidy Enhances F-1 Pollen Sterility Loci Interactions That Increase Meiosis Abnormalities and Pollen Sterility in Autotetraploid Rice
多倍体增强 F-1 花粉不育位点相互作用,增加同源四倍体水稻减数分裂异常和花粉不育
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Chen, Zhixiong;Wang, Lan;Liu, Xiangdong;Lu, Yonggen
  • 通讯作者:
    Lu, Yonggen

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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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