黄瓜生长素合成基因CsYUC8调控高温早衰的分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31902014
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1506.蔬菜与瓜果生长发育
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

High temperature caused cucumber early senescence, which led to decrease of cucumber quality and production. Auxin was an important phytohormone for plants to response to high temperature and regulate senescence. Our previous study shown that there was a significant difference of the early senescence phenotype between thermotolerance and thermosensitive cucumber plant under high temperature, and it was correlated with the content of auxin. Exogenous application of auxin could delay the early senescence phenotype caused by high temperature. But which gene involved in auxin mediates early senescence under high temperature in cucumber is unclear. Our recent transcriptome of thermotolerance and thermosensitive cucumber after high temperature stress analysis shown that auxin biosynthesis gene CsYUC8 was significantly up-regulated by high temperature in thermotolerance cucumber. We speculated that CsYUC8 gene may be a key factor in the regulation of early senescence caused by high temperature in cucumber. Functional studies have preliminarily confirmed that overexpression of CsYUC8 in wildtype Arabidopsis thaliana can improve heat resistance. In this study, the function and expression level of CsYUC8 will be identified, the effection of CsYUC8 gene on early senescence caused by high temperature will be analyzed. The upstream interaction target gene and interaction protein of CsYUC8 will be screened and identified through yeast-one-hybridization, Effector and Reporters system, yeast-two-hybridization and BiFC. The results obtained in this project will reveal the role and molecular mechanism of CsYUC8 in early senescence under high temperature, and provide the theory basis for molecular breeding for vegetable cultivars with high temperature resistance.
高温逆境引起黄瓜早衰,导致黄瓜品质和产量下降。研究表明生长素是植物响应高温和调控衰老的重要激素。前期研究基础表明,高温下热敏型和耐热型黄瓜早衰差异明显,且与生长素含量有相关性。外源施用生长素延缓高温引起的黄瓜早衰。但是,究竟哪个基因介导生长素响应黄瓜引起高温早衰尚不清楚。转录组分析发现,黄瓜生长素合成基因CsYUC8在耐热型黄瓜受高温诱导上调表达。我们推断CsYUC8基因可能是参与调控黄瓜高温早衰的关键因子。功能研究初步证实拟南芥中超表达该基因能够提高耐热性。因此,本项目以CsYUC8为切入点,对该基因进行表达特性和功能鉴定研究;通过高温胁迫研究其在高温早衰中的作用;开展酵母单杂交、Effector和Reporter系统、酵母双杂交和BiFC研究,鉴定上游调控转录因子,以及与CsYUC8互作蛋白。本项目实施可揭示CsYUC8在高温早衰的作用以及分子机制,为蔬菜抗逆分子机制研究提供理论依据。

结项摘要

高温逆境引起黄瓜早衰,导致黄瓜品质和产量下降。研究表明生长素是植物响应高温和调控衰老的重要激素。前期研究基础表明,高温下热敏型和耐热型黄瓜早衰差异明显,且与生长素含量有相关性。但是,究竟哪个基因介导生长素响应黄瓜引起高温早衰尚不清楚。本项目以黄瓜耐热“TT”和热敏“TS”黄瓜为研究材料,对黄瓜生长素合成基因CsYUC8响应高温的功能和调控机制进行了研究。对野生型拟南芥外源喷施生长素后高温处理,结果表明低浓度的生长素能够提高拟南芥的光合系统稳定性,增强耐热能力,延缓衰老。对黄瓜子叶期幼苗和五叶期植株外源喷施生长素后高温处理,结果表明低浓度外源生长素能够提高黄瓜的耐热性。通过构建CsYUC8超表达和CRISPR-Cas9敲除载体,分别对“TS”和“TT”黄瓜进行遗传转化,发现超表达CsYUC8提高了拟南芥的耐弱光和耐热性;黄瓜Csyuc8突变体光合稳定性降低,耐热性降低,延缓黄瓜衰老。对CsYUC8启动子构建酵母单杂交载体,与黄瓜cDNA文库进行互作基因筛选,初步发现CsPIF1、CsHAT22和CsPIF4等蛋白能结合到CsYUC8的启动子上。进一步通过酵母单杂交和双荧光素酶系统验证出CsHAT22抑制CsYUC8的启动子转录活性,CsPIF1增强CsYUC8的启动子转录活性。表达分析发现CsPIF1和CsHAT22与CsYUC8表达模式相似,表明CsPIF1和CsHAT22通过动态调节CsYUC8来调控黄瓜耐热性。本项目阐明了内源生长素合成基因CsYUC8参与黄瓜高温的分子通路,以及生长素提高黄瓜耐热性,为黄瓜耐热分子育种提供了理论基础,也可为外源物质提高植物耐热性提供了参考。

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(3)
植物生长素响应高温胁迫研究进展
  • DOI:
    10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0264
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    园艺学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    颜爽爽;邱正坤;余炳伟;明方艳;陈长明;雷建军;曹必好
  • 通讯作者:
    曹必好
Heat Stress Resistance Mechanisms of Two Cucumber Varieties from Different Regions.
两个不同产地黄瓜品种的抗热应激机制
  • DOI:
    10.3390/ijms23031817
  • 发表时间:
    2022-02-05
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Yu B;Ming F;Liang Y;Wang Y;Gan Y;Qiu Z;Yan S;Cao B
  • 通讯作者:
    Cao B
CsIVP Modulates Low Nitrogen and High-temperature Resistance in Cucumber
CsIVP调节黄瓜的低氮和高温抗性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Plant and Cell Physiology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Yan Shuangshuang;Yu Bingwei;Ming Fangyan;Liang Yonggui;Zhong Yanting;Wang Zhongyi;Zhang Xiaolan;Li Xuexian;Qiu Zhengkun;Cao Bihao
  • 通讯作者:
    Cao Bihao

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其他文献

植物泛素基因研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王亦栖;余炳伟;颜爽爽;邱正坤;陈长明;雷建军;田时炳;曹必好
  • 通讯作者:
    曹必好
基于茄子基因组重测序的InDel标记开发及应用
  • DOI:
    10.13430/j.cnki.jpgr.20190130001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    植物遗传资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吉康娜;郅俊杰;林丹妮;颜爽爽;田时炳;曹必好;邱正坤
  • 通讯作者:
    邱正坤

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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

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          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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