小麦类胡萝卜素代谢调控机制研究及其高含量新种质创制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31771418
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    何光源
  • 依托单位：
    华中科技大学
  • 学科分类：
    C0607.基因组学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Due to huge and complex genome structure, carotenoids metabolic regulation mechanism in wheat remains unclear and the high carotenoid content of wheat germplasm resources is in shortage. This situation greatly limits the basic research on wheat nutrition quality traits and creation of wheat germplasm with excellent nutritional quality. In order to reveal the key steps of carotenoid biosynthesis in wheat, system integration design, combined with genome screening, gene editing and transgenic technology will be used in this study. On this basis, transgenic wheat germplasm with significant increase in beta-carotene content and exogenous DNA-free is to be created. CRISPR/Cas9 gene knockout technology targeting TaHYD and TaLCYE, combined with the key enzyme gene overexpression and RNAi interference will be explored to elucidate metabolic regulation of carotenoid biosynthesis and then to create transgenic wheat rich in vitamin A precursor-carotenoid in endosperm, to meet the peoples’ consumption demand for the high nutritional food.
小麦基因组庞大且复杂，其类胡萝卜素代谢调控机制解析不够深入和类胡萝卜素含量高的种质资源匮乏极大地限制了小麦这一营养品质性状的基础研究和优良营养品质种质资源创制的进程。本研究拟通过系统性集成设计，结合基因组筛选、基因编辑等新技术，以转基因技术为主导，阐明小麦类胡萝卜素生物合成途径的关键步骤。在此基础上，创制外源DNA-free、β-胡萝卜素含量显著提高的转基因小麦新种质。本课题将应用CRISPR/Cas9基因定点敲除技术，对TaHYD和TaLCYE进行单基因和多基因的定点编辑，结合小麦类胡萝卜素合成途径关键酶基因过表达和RNAi干扰技术进行基因工程研究，以揭示小麦类胡萝卜素合成代谢调控规律；在此基础上创制胚乳中富含维生素A前体—类胡萝卜素的六倍体小麦新种质，以满足人民对高营养价值食品的消费需求。

结项摘要

小麦种子中类胡萝卜素含量极低，高类胡萝卜素含量的小麦种质资源匮乏；由于小麦基因组庞大且复杂，其类胡萝卜素代谢调控机制解析不够深入。为此，本研究以转基因技术为主结合基因编辑新技术，克隆了小麦TaHYD1和TaHYD2基因，设计并筛选了靶向TaHYD1和TaHYD2基因的靶位点，通过大规模基因枪转化实验创制了TaHYD1和TaHYD2基因编辑株系。此外，为探明小麦籽粒中内源类胡萝卜素代谢变化分子调控机制，本研究在全基因组内鉴定了小麦类胡萝卜素代谢基因，结合转录组、代谢组技术分析了小麦种子不同组织的类胡萝卜素含量变化以及基因表达变化。这些小麦基因编辑株系的创制和多组学数据的积累为进一步研究小麦类胡萝卜素调控规律奠定了基础，为小麦类胡萝卜素遗传改良提供了材料。本研究完成了项目目标。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Wheat gliadin in ethanol solutions treated using cold air plasma at atmospheric pressure
在大气压下使用冷空气等离子体处理的乙醇溶液中的小麦麦醇溶蛋白
  • DOI：
    10.1016/j.fbio.2020.100808
  • 发表时间：
    2021-02-01
  • 期刊：
    FOOD BIOSCIENCE
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Sun, Fusheng;Xie, Xiaoxue;He, Guangyuan
  • 通讯作者：
    He, Guangyuan
Expression of TaGF14b, a 14-3-3 adaptor protein gene from wheat, enhances drought and salt tolerance in transgenic tobacco
来自小麦的 14-3-3 连接蛋白基因 TaGF14b 的表达增强了转基因烟草的耐旱性和耐盐性
  • DOI：
    10.1007/s00425-018-2887-9
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Planta
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Zhang Yang;Zhao Hongyan;Zhou Shiyi;He Yuan;Luo Qingchen;Zhang Fan;Qiu Ding;Feng Jialu;Wei Qiuhui;Chen Lihong;Chen Mingjie;Chang Junli;Yang Guangxiao;He Guangyuan
  • 通讯作者：
    He Guangyuan
Expression of Puroindoline a in Durum Wheat Affects Milling and Pasting Properties
嘌呤吲哚啉a在硬粒小麦中的表达影响磨粉和糊化特性
  • DOI：
    10.3389/fpls.2019.00482
  • 发表时间：
    2019-04
  • 期刊：
    Frontiers in Plant Science
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Wang Qiong;Li Yin;Sun Fusheng;Li Xiaoyan;Wang P;i;Yang Guangxiao;He Guangyuan
  • 通讯作者：
    He Guangyuan
A light-regulated gene, TaLWD1L-A, affects flowering time in transgenic wheat (Triticum aestivum L.)
光调节基因 TaLWD1L-A 影响转基因小麦 (Triticum aestivum L.) 的开花时间
  • DOI：
    10.1016/j.plantsci.2020.110623
  • 发表时间：
    2020-10-01
  • 期刊：
    PLANT SCIENCE
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Hu, Rui;Xiao, Jie;He, Guangyuan
  • 通讯作者：
    He, Guangyuan
Identification and validation of organ-preferential genes and analysis of corresponding upstream tissue-specific promoters in wheat
小麦器官偏好基因的鉴定和验证以及相应上游组织特异性启动子的分析
  • DOI：
    10.32615/bp.2019.010
  • 发表时间：
    2019-01
  • 期刊：
    Biologia Plantarum
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Su P. P.;Jin X.;Sun T.;Chen L.;Shi F.;Li K. X.;Chang J. L.;Yang G. X.;He G. Y.
  • 通讯作者：
    He G. Y.

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    马凤云;汪越胜;何光源;王洪文;毛跃建;崔翠菊
  • 通讯作者：
    崔翠菊
用序列文本动态参照协助生物分子3D结构观察
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  • 发表时间：
    2017
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  • 影响因子：
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    2016
  • 期刊：
    华中科 技大学学报（自然科学版）
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  • 作者：
    王攀;何光源;杨广笑
  • 通讯作者：
    杨广笑

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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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