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非编码RNA基因调控水稻重要农艺性状的机理研究
结题报告
批准号:
91940301
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
800.0 万元
负责人:
张启发
依托单位:
学科分类:
C05.生物物理与生物化学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈月琴、何祖华、朱丹萌、武亮、李峰
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中文摘要
水稻是主要的粮食作物,关乎国计民生。水稻的产量由产量要素性状、根系发育、抗病性等共同决定,稻米重金属含量关乎食品安全,雄性不育的利用是杂交稻培育的基础,光周期敏感雄性不育水稻开启了两系杂交稻新时代。申请人和合作团队长期从事稻穗发育、根系发育、光敏雄性不育、抗病、重金属元素调控等重要性状的遗传与分子机理研究,在近年的研究中发现水稻的非编码RNA基因参与了这些性状的调控。非编码RNA多样的生成和作用机制已成为近年来的研究热点,但非编码RNA对水稻重要农艺性状的调控还有待研究。本项目拟在我们前期研究的基础上,进一步研究lncRNA、siRNA、phasiRNA、miRNA等非编码RNA调控稻穗发育、根系发育、光敏不育、抗病性和稻米镉含量等重要农艺性状的作用机制,为水稻的遗传改良提供新的理论依据和育种材料。
英文摘要
Rice is a major crop for staple food and has strategic impact on food security. Rice yield is determined by some important agricultural traits including -yield traits, root development and disease resistance. Rice heavy metal content is a major concern in food security. Application of male sterility forms the foundation for hybrid rice production. Photoperiod sensitive male sterile rice made possible the two-line hybrid rice system and opened the new era of hybrid rice. We and collaborators have long time experience in basic research on the genetic and molecular basis underlying rice panicle and root development, photoperiod sensitive male sterility, disease resistance and heavy metal content regulation. Our recent studies have discovered some noncoding RNA genes participating in the regulation of these traits. Noncoding RNAs are generated and function through diverse mechanisms, which are research hotspots in recent years. However, the roles of noncoding RNAs in regulating important agricultural traits in rice remain largely unknown. Based on our previous studies, this project aims to further investigate the roles and mechanisms by which noncoding RNA genes, such as long noncoding RNA (lncRNA), small interfering RNA (siRNA), phased siRNA (phasiRNA) and microRNA (miRNA), regulate important agricultural traits of rice, including panicle and root development, photoperiod male sterility, disease resistance and grain Cadmium content. The results obtained from this project will provide new theoretic foundation and new genetic materials for rice improvement.
水稻是主要的粮食作物,关乎国计民生。水稻的产量由产量要素性状、根系发育、抗病性等共同决定,稻米重金属含量关乎食品安全,雄性不育的利用是杂交稻培育的基础,光周期敏感雄性不育水稻开启了两系杂交稻新时代。申请人和合作团队长期从事稻穗发育、根系发育、光敏雄性不育、抗病、重金属元素调控等重要性状的遗传与分子机理研究,在近年的研究中发现水稻的非编码RNA基因参与了这些性状的调控。非编码RNA多样的生成和作用机制已成为近年来的研究热点,但非编码RNA对水稻上述重要农艺性状的调控还有待研究。通过在本项目实施的过程中,我们研究了lncRNA调控水稻产量性状和根系发育的机制,发现了lncRNA MISSEN和MSPP1/2分别调控水稻胚乳和雄配子发育的分子机制,为培育高产高品质水稻品系提供了新理论依据和遗传资源,解析了lncRNA HID1调控根系发育的分子机制并证实了其在水稻发育过程中发挥重要作用;我们研究了敲低水稻HEN1和SGS3导致光谱抗病性的机制,发现了SGS3-tasiRNA-ARF和HEN1-miR528等组成的水稻免疫反应负调控模块,同时创造了多个高抗材料为水稻的抗病育种打下了材料基础;我们研究了phasiRNA基因LDMAR调控水稻光敏雄性不育性的分子机制,鉴定到了LDMAR产生的导致水稻光敏雄性不育的关键phasiRNA及其靶基因,同时解析了不同类型phasiRNA产生的共性机制,为光敏雄性不育的进一步改良和应用提供了理论依据;我们还研究了miR482调控水稻镉含量的作用机制,解析了由IPA1-MIR482-UCL7/HMAD1组成的水稻镉含量调控通路,并创制了低镉水稻材料。通过本项目的研究我们揭示了不同类型的非编码RNA基因在水稻的重要农艺性状调控中的重要作用,为水稻的遗传改良提供了新的理论依据和育种材料。
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
Roles of small RNAs in crop disease resistance.
小RNA在作物抗病性中的作用
DOI:10.1007/s44154-021-00005-2
发表时间:2021-08-18
期刊:Stress biology
影响因子:--
作者:Tang, Jun;Gu, Xueting;Liu, Junzhong;He, Zuhua
通讯作者:He, Zuhua
The noncoding RNA HIDDEN TREASURE 1 promotes phytochrome B-dependent seed germination by repressing abscisic acid biosynthesis
非编码 RNA HIDDEN TREASURE 1 通过抑制脱落酸生物合成促进光敏色素 B 依赖性种子萌发
DOI:10.1093/plcell/koac334
发表时间:2022-11-25
期刊:PLANT CELL
影响因子:11.6
作者:Wang, Yuqiu;Fan, Yangyang;Zhu, Danmeng
通讯作者:Zhu, Danmeng
Small DNA Methylation, Big Player in Plant Abiotic Stress Responses and Memory.
小 DNA 甲基化,植物非生物应激反应和记忆的重要参与者
DOI:10.3389/fpls.2020.595603
发表时间:2020
期刊:Frontiers in plant science
影响因子:5.6
作者:Liu J;He Z
通讯作者:He Z
The role of transposon inverted repeats in balancing drought tolerance and yield-related traits in maize
转座子反向重复序列在平衡玉米耐旱性和产量相关性状中的作用
DOI:10.1038/s41587-022-01470-4
发表时间:2022-10
期刊:Nature Biotechnology
影响因子:46.9
作者:Xiaopeng Sun;Yanli Xiang;Nannan Dou;Hui Zhang;Surui Pei;Arcadio Valdes Franco;Mitra Menon;Br;on Monier;Taylor Ferebee;Tao Liu;Sanyang Liu;Yuchi Gao;Jubin Wang;William Terzaghi;Jianbing Yan;Sarah Hearne;Lin Li;Feng Li;Mingqiu Dai
通讯作者:Mingqiu Dai
The Arabidopsis DREAM complex antagonizes WDR5A to modulate histone H3K4me2/3 deposition for a subset of genome repression.
拟南芥 DREAM 复合物拮抗 WDR5A 以调节组蛋白 H3K4me2/3 沉积,从而实现基因组抑制的子集
DOI:10.1073/pnas.2206075119
发表时间:2022-07-05
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
影响因子:11.1
作者:
通讯作者:
绿色营养水稻种质资源的发掘及其功能基因鉴定与利用
  • 批准号:
    32261143466
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    200.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张启发
  • 依托单位:
长链非编码RNA对水稻光敏感雄性不育的调控
  • 批准号:
    91540101
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    张启发
  • 依托单位:
以水稻为模式揭示杂种优势的功能基因组基础
  • 批准号:
    31330039
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    302.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    张启发
  • 依托单位:
水稻S5杂种不育和广亲和的遗传与分子机理研究
  • 批准号:
    31130032
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    310.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张启发
  • 依托单位:
关注转基因植物与食品安全
  • 批准号:
    30920003
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    张启发
  • 依托单位:
稻米胶稠度与糊化温度的分子生物学基础
  • 批准号:
    30270712
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    张启发
  • 依托单位:
西藏大麦品种资源遗传多型性研究
  • 批准号:
    38970501
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    4.0万元
  • 批准年份:
    1989
  • 负责人:
    张启发
  • 依托单位:
国内基金
海外基金