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玉米NF-Y复合体的作用机制及在抗逆育种中的应用
结题报告
批准号:
31571674
项目类别:
面上项目
资助金额:
67.0 万元
负责人:
张举仁
依托单位:
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭正华、翟淑梅、马海珍、刘灿、靳传娣、王慧、赵鹏飞
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中文摘要
NF-Y是真核生物中普遍存在的转录因子,参与植株对逆境胁迫的响应和生长发育的调控,是作物育种中值得重点关注的对象。本课题以分别转ZmNF-YB3、ZmNF-YA3、ZmNF-YA4基因和它们的RNAi结构的玉米株系为材料,利用酵母杂交和蛋白质免疫共沉淀、SDS-PAGE-串联质谱分析来寻找与靶基因编码蛋白互作的复合体成员,利用Chip-sequence和转录组分析来寻找靶蛋白结合的作用元件和下游基因及相关的代谢及信号转导途径。进而明确靶基因产物形成的转录调控复合体的组分,探讨个组分之间的相互作用、调控机制、作用位点、关键基因及它们调控的代谢或/和信号转导途径。通过揭示靶基因的表达改变对玉米植株抗逆性和生长发育的影响,寻找生长发育与抗逆性调控的交汇点,为玉米分子育种提供新策略和新基因。
英文摘要
NF-Y (nuclear factor-y) is a kind of transcription factors existing in all eukaryotic species and exhibit diversified biological functions. In plant, a number of NF-Y genes play important roles in the regulation of resistance to abiotic stresses and some processes of growth and development, and are valuable targets for crop breeding. In this project the lines of maize with transgene ZmNF-YB3、ZmNF-YA3、ZmNF-YA4 and their RNAi constructs, respectively, will be used as materials for study. The yeast-hybridization, protein coprecipitation, SDS-PAGE and tandem mass spectrometry analysis are used to identify the components of the protein complex; the Chip-sequence and whole-genome transcriptional sequence are used to look for the candidate functional elements, the key target genes, and the metabolism and/or signaling pathways that downstream genes involved in. The components of transcriptional complex of ZmNF-YB3, ZmNF-YA3 and ZmNF-YA4 involved in will be identified. The interaction and regulation of the transcriptional complex components, mechanisms of the regulation of target genes and the pathways will be discussed. New knowledge about the NF-Y complex, the differences and variety of the NF-Y family members will be accumulated in this project. The project is aimed at seeking the pivotal genes and pathways controlling the growth and development in maize to shape the strategies for the production of plants with improved tolerance to abiotic stresses and optimal yield in the fields under normal conditions.
NF-Y是真核生物中普遍存在的转录因子,参与植株对逆境胁迫的响应和生长发育的调控,是作物育种中值得重点关注的对象。本项目以获得的分别过表达或抑制表达ZmNF-YB16、ZmNF-YA1和ZmNF-YA12的转基因玉米纯合系为材料,进行基因表达、表型及生理生化性状分析及籽粒产量和抗旱性测定,寻找ZmNF-YB16基因调控的下游基因及相关的代谢及信号转导途径,初步明确了ZmNF-YB16、ZmNF-YA1在玉米抗逆机制和生长发育中的作用,确定了过表达ZmNF-YB16或ZmNF-YA1可提高玉米的抗逆性和籽粒产量,转基因株系具有很好的应用前景。同时利用酵母杂交和蛋白质免疫共沉淀、SDS-PAGE-串联质谱分析等技术寻找与靶基因编码蛋白互作的复合体成员,揭示了ZmNF-YB16和ZmNF-YC17在胞质中形成二聚体,然后进入核中与ZmNF-YA1形成三聚体,以复合体成员的形式参与转录调控,并且它们的相作受到蛋白磷酸化状态的影响。鉴定出3个与ZmNF-YB16互作的蛋白,其作用尚在鉴定。采用Chip-seq和硫尿嘧啶标记法检测新转录本等方法寻找下游基因及作用元件,得出ZmNF-YB16调节渗透胁迫下染色质核小体组装及DNA复制相关基因的初始转录和热胁迫下氧化还原基因的转录,ZmNF-YB16过表达影响了一些重要酶基因的转录及转录本丰度。在正常环境条件下,对照和转基因过表达系差异表达基因富集最显著的通路为光合作用,而在干旱胁迫下,差异表达基因显著富集的路径除光合作用外,还有与谷胱甘肽代谢和内质网蛋白质折叠相关的通路。对显著富集GO中的基因进行启动子序列分析,发现排名前四位的顺式作用元件以次为GGAGCT、CCACT、TTACA和TTATA,推测它们可能是ZmNF-YB16基因在热胁迫条件下发挥调控作用中的结合位点。在Chip-seq方法建立中,还以基因组简单的植物盐芥为材料开展了抗逆机制的研究;在玉米抗旱机制的解析中,还进行了玉米Zmbip4和ZmPTF1的基因对干旱胁迫响应的表达调控网络的研究,以资在转录组水平上相互比较,促进玉米抗旱机制与ZmNF-YB16的作用的探索。.说明:参照已发表文章,ZmNF-Y家族命名发生变化,原ZmNF-YB3改为ZmNF-YB16,ZmNF-YA4为ZmNF-YA1,ZmNF-YA3为ZmNF-YA12。
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
ZmNF-YB16 Overexpression Improves Drought Resistance and Yield by Enhancing Photosynthesis and the Antioxidant Capacity of Maize Plants.
ZmNF-YB16 过表达通过增强玉米植物的光合作用和抗氧化能力来提高抗旱性和产量
DOI:10.3389/fpls.2018.00709
发表时间:2018
期刊:Frontiers in plant science
影响因子:5.6
作者:Wang B;Li Z;Ran Q;Li P;Peng Z;Zhang J
通讯作者:Zhang J
TsNAC1 Is a Key Transcription Factor in Abiotic Stress Resistance and Growth
TsNAC1 是非生物胁迫抵抗和生长的关键转录因子
DOI:10.1104/pp.17.01089
发表时间:2018-01-01
期刊:PLANT PHYSIOLOGY
影响因子:7.4
作者:Liu, Can;Wang, Baomei;Zhang, Juren
通讯作者:Zhang, Juren
Expression analysis of PIN-formed auxin efflux transporter genes in maize
玉米中 PIN 形成的生长素外排转运蛋白基因的表达分析
DOI:10.1080/15592324.2019.1632689
发表时间:2019-06-19
期刊:PLANT SIGNALING & BEHAVIOR
影响因子:2.9
作者:Li, Zhaoxia;Li, Peng;Zhang, Juren
通讯作者:Zhang, Juren
The bHLH family member ZmPTF1 regulates drought tolerance in maize by promoting root development and abscisic acid synthesis
bHLH家族成员ZmPTF1通过促进根系发育和脱落酸合成来调节玉米的耐旱性
DOI:10.1093/jxb/erz307
发表时间:2019-10-01
期刊:JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
影响因子:6.9
作者:Li, Zhaoxia;Liu, Can;Zhang, Juren
通讯作者:Zhang, Juren
ZmbZIP4 Contributes to Stress Resistance in Maize by Regulating ABA Synthesis and Root Development
ZmbZIP4 通过调节 ABA 合成和根部发育有助于玉米抗逆性
DOI:10.1104/pp.18.00436
发表时间:2018-10-01
期刊:PLANT PHYSIOLOGY
影响因子:7.4
作者:Ma, Haizhen;Liu, Can;Zhang, Juren
通讯作者:Zhang, Juren
玉米磷酸肌醇系统基因的表达变化对细胞抗逆性的影响
  • 批准号:
    30771127
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    张举仁
  • 依托单位:
玉米磷高效突变体的诱发和筛选及其生理、遗传学分析
  • 批准号:
    30070487
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    张举仁
  • 依托单位:
国内基金
海外基金