课题基金 / 基金详情

日中性植物番茄CONSTANS类似蛋白的分子功能研究

批准号:
32070340
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
邓书林
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
邓书林

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
光周期是影响植物开花的重要环境信号,是决定植物分布范围的限制性因子之一;光周期钝化可以扩大作物种植区域,是作物驯化和改良的重要方面。了解日中性植物开花的分子调控机制可以为新型作物培育提供理论基础。CO/COL是长、短日照植物保守的光周期感受器,但日中性植物COL的功能仍知之甚少。本项目选取日中性植物番茄SlCOL1/3为研究对象,我们运用CRISPR技术和雌激素诱导表达体系分布构建了SlCOL1/3基因敲除突变体和SlCOL1/3条件诱导型过表达植物,初步结果显示SlCOL1/3不仅调控番茄的开花,还是果实/种子发育过程中重要的调控因子,而且还可能参与番茄对低温胁迫的响应。以上结果表明番茄SlCOL1/3不仅行使保守的调控开花基因的功能,还具有COL蛋白未有报道的全新分子功能;下一步我们将综合运用ChIP-Seq.、RNA-Seq.、IP-MS等分子遗传学手段对其作用机理进行深入研究。
英文摘要
Photoperiod is a significant environmental signal affecting flowering time, which is also one of limited factors that constrain the distribution of plants. Reducing sensitivity to day-length is a major selection trait during domestication and for the genetic improvement of crops. A thorough knowledge on the molecular mechanism of day-neutral plant flowering control would guide the cultivation of novel cultivar. CONSTANS/CONSTANS LIKE (CO/COL) proteins are conserved photoperiod sensors in both long-day plants and short-day plants, but the function of COLs in day-neutral plants remains unclear. For the purpose of further exploration of the regulatory network controlling flowering time and the molecular function of COL proteins in day-neutral plants, we select tomato SlCOL1 and SlCOL3 as target genes in the current study. We have generated SlCOL1/3 knockout mutants by CRISPR-Cas9 technology and SlCOL1/3 inducible overexpression plants with an estradiol-inducible expression system. The preliminary results indicated that the SlCOL1/3 function in flowering time regulation, controlling the fruit development and seed maturation, and may also involving in chilling stress responses. These results, as well as previous investigations, reveal not only a conserved function of SlCOL1/2 in regulating the expression of flowering time genes, but also other unreported potentials of COL proteins. We are going to investigate the detail molecular mechanism of SlCOL1/3 in plant development and stress responses with a combination of molecular genetic technologies such as IP-MS, ChIP-Seq., and RNA-Seq. in the current study.
由于植物固着生长的特性,植物在整个生命周期会遭受多种非生物胁迫,光和温度是影响植物生长发育和农艺性状的主要环境因素,还影响植物地理分布。番茄和烟草都是起源于南美洲的喜温植物,对低温高度敏感。挖掘番茄和烟草的耐冷基因,解析其分子调控机制,对番茄和烟草育种有关键的指导作用。.B-box(BBX)蛋白近年来被报道广泛参与植物应对非生物胁迫过程,本项目通过CRISPR/Cas9技术获得了番茄中拟南芥CONSTANS同源基因SlCOL1/BBX3和SlCOL3/BBX1基因敲除突变体。表型分析发现SlCOL1和SlCOL3不影响番茄营养生长和开花时间,但是影响番茄产量,SlCOL1特异促进短日照下花青素积累。进一步实验证实SlCOL1能够直接结合花青素合成关键转录因子SlAN1启动子G-box元件并激活其表达,并且与SlAN1蛋白相互作用,促进亚适低温下花青素合成结构基因的表达,进而促进花青素的生物合成与积累,以清除胁迫诱导产生的活性氧。SlCOL1-SlAN1模块协同调节低温条件下的花青素积累,促进番茄抵御秋冬季的寒冷环境。双突变体、RNA-seq和IP-MS等实验表明SlCOL1和SlCOL3在功能上存在冗余,SlCOL1发挥主要功能。烟草中两个亲缘关系比较近的NtBBX基因家族成员NtBBX9和NtBBX11在冷胁迫处理下表达水平显著上调,说明这两个基因可能参与冷胁迫响应。通过转基因及生理生化和分子生物学实验证实,NtBBX9在烟草响应冷胁迫响应中起负调控作用,NtBBX11是烟草冷胁迫信号通路中的正调控因子。NtBBX9和NtBBX11组合可促进烟草对瞬时冷胁迫的快速响应,调控热带地区烟草的冷适应性生长。.本研究为NtBBX基因家族在植物耐冷胁迫中的作用提供了新的见解,并扩展了我们对该基因家族的新见解。
番茄SlCOL1/3在花期调控及种子发育过程中的功能研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    邓书林
  • 依托单位:
组蛋白修饰因子调控植物病毒感染的分子机理
  • 批准号:
    31871285
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    邓书林
  • 依托单位:
国内基金
海外基金