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青藏高原针茅属植物蜡质合成基因WSD1功能域的位点变异及其对耐旱性分化的影响研究

批准号:
31601999
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
杨云强
学科分类:
草种质资源与遗传育种
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙旭东、王春涛、钱敏、周知里、杜建灿、尹欣

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
植物对极端环境耐受力的差异塑造了植物的分布格局,但其机制仍然需要进一步揭示。青藏高原生长季节的降雨由东南向西北逐渐降低,为研究植物在长期适应不同的干旱环境过程中正选择基因的筛选及其功能研究提供了理想的材料。青藏高原的丝颖针茅、紫花针茅和沙生针茅由东向西沿水分降低的梯度分布呈现替代分布,前期研究发现植物叶片表面蜡质合成相关的WSD1基因在紫花针茅和沙生针茅受到正选择并响应干旱处理,表明这一基因可能与植物的抗旱能力密切相关。因此本项目拟对三种针茅属植物的WSD1基因进行全长克隆、基因正选择位点突变、蛋白活性检测以及转基因功能研究,分析受正选择WSD1基因与植物蜡质合成能力,阐明WSD1基因在不同针茅属植物响应或适应不同干旱环境过程中的作用。本项目的研究结果既能揭示非模式植物对极端环境的耐受机制以及植物分布格局的形成机制,又能为青藏高原植物的基因资源研究提供依据。
英文摘要
Differences in tolerance of plants to extreme environment shape the distribution pattern of plants, but its mechanism still needs to be revealed further. The precipitation gradually decreased from the southeast to the northwest in the Tibetan Plateau, which provides an ideal material for the study of genes in the process of long-term adaptation of plants to different drought conditions. Stipa capillacea, Stipa purpurea and Stipa glareosa distributed along a moisture gradient from the southeast to the northwest in the Tibetan Plateau. Previous studies found that plant leaf surface wax synthesis related WSD1 gene of S. purpurea and S. glareosa have been shown to be driven by positive selection and induced by drought treatment, suggesting that this gene may be closely related to the drought resistance of the plant. In the present project, we aim to analyze the relationship between the WSD1 gene and plant wax synthesis ability, and to clarify the mechanism that WSD1 improve the resistance of Stipa species to drought stresses by cloning full length of WSD1 gene, gene positive selection site mutation, protein activity detection and gene function research, and it can provide the basis for the study of the genetic resources of plants in Tibetan Plateau.
自然选择驱动了物种对生物或非生物环境压力下的局部适应。分布在不同生境的物种之间可能会进化出不同的表型提高自身的适应性。然而,这种进化过程的遗传基础在很大程度上仍不清楚。紫花针茅(Stipa Purpurea)和丝颖针茅(Stipa Capillacea)这两个亲缘关系较近的高山牧草分布在藏北不同的降雨区。本研究中,我们分析了这两个针茅属植物的耐旱特征,结果表明紫花针茅比丝颖针茅表现出更强的抗旱性。为了进一步了解它们响应干旱环境差异的分子机理,我们利用PacBio和Illumina RNA测序技术构建了两种植物响应干旱的表达谱。生物信息学分析表明,差异转录本主要富集在植物叶片蜡质合成途径中,紫花针茅WSD1蛋白在第239位苏氨酸残基中受到正选择作用。利用酿酒酵母突变株H1246以及野生型拟南芥的异源表达,定点突变研究表明,正选择位点影响WSD1合成蜡酯的能力,提高拟南芥的抗旱能力。因此,紫花针茅WSD1蛋白的正选择位点增强了蛋白的活性,优化了其合成蜡酯的功能,而叶片表面具有更多的蜡酯表型能够增强的紫花针茅对干旱环境的适应性。
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
A Splice Variant of BrrWSD1 in Turnip (Brassica rapa var. rapa) and Its Possible Role in Wax Ester Synthesis under Drought Stress
芜菁中BrrWSD1的剪接变体及其在干旱胁迫下蜡酯合成中的可能作用
DOI: 10.1021/acs.jafc.9b04069
发表时间: 2019
期刊: Journal of Agricultural and Food Chemistry
影响因子: 6.1
作者: [Yang Yunqiang, Pu Yanan, Yin Xin, Du Jiancan, Zhou Zhili, Yang Danni, Sun Xudong, Sun Hang, Yang Yongping]
通讯作者: Yang Yongping
DOI: 10.1016/j.gene.2018.04.056
发表时间: 2018-07-30
期刊: GENE
影响因子: 3.5
作者: [Chen, Qian, Yang, Shihai, Yang, Yongping]
通讯作者: Yang, Yongping
Molecular cloning and characterization of the glutathione reductase gene from Stipa purpurea
紫花针茅谷胱甘肽还原酶基因的分子克隆和表征
DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.12.054
发表时间: 2018
期刊: Biochemical and Biophysical Research Communications
影响因子: 3.1
作者: [Wang Qiuli, Pu Yanan, Yang Danni, Yin Xin, He Zhaorong, Yang Yunqiang, Yang Yongping]
通讯作者: Yang Yongping
芜菁蜡质合成基因BrrCER3新的剪接变异体
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