香石竹OSD1-like基因在减数分裂中的功能研究

批准号:
31460530
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
50.0 万元
负责人:
周旭红
依托单位:
学科分类:
C1507.观赏园艺学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
莫锡君、桂敏、卢珍红、田敏、余蓉培、吴学尉
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中文摘要
2n配子可以克服不同倍性香石竹杂交不亲合的现象,是多倍体育种的有效途径。香石竹多为二倍体,仅产生低频2n配子,研究减数分裂相关基因,有利于提高2n配子频率。拟南芥中OSD1基因调控减数分裂,其突变导致高频2n配子产生。我们已克隆三个香石竹OSD1-like全长基因,发现在大小孢子母细胞减数分裂时期表达量最高,表明OSD1-like基因可能与减数分裂有关。本课题拟采用RNAi技术、基因组高效定点修饰新技术CRISPR/Cas系统,沉默或定点突变OSD1-like基因,获得OSD1-like基因功能缺失的突变体,比较野生型和突变体OSD1-like基因的表达水平、减数分裂时期染色体的行为及2n配子发生的频率,阐明OSD1-like基因在香石竹大小孢子母细胞减数分裂过程中的功能。研究结果不仅揭示OSD1-like基因与2n配子形成的相关性,且培育高频2n配子种质,为香石竹多倍体育种奠定基础。
英文摘要
2n gamete can overcome hybrid incompatibility between different ploidies of carnation, which is the effective way of polyploidy breeding. Our research found that most of Dianthus caryophyllus cultivars were diploid which could form low frequency of 2n gametes, genes related to meiosis was possible to improve the frequency of 2n gametes. OSD1 gene of Arabidopsis controlled meiosis process, and its mutants produced high frequency of 2n gametes. We have cloned three OSD1-like genes of carnation and found its highest expression in period of female and male meiosis, which indicated that OSD1-like genes of carnation might be correlated with meiosis. Therefore we are going to use RNAi and new genome editing derived from CRISPR/Cas to obtain the mutants OSD1-like genes by silencing or targeted mutagenesis of OSD1-like genes. Then, we will compare the OSD1-like gene expression, chromosome behavior in meiosis and frequency of 2n gamete between the wild-type and mutant plants, in order to clarify the function of OSD1-like genes in carnation female and male meiosis process. The results will reveal the correlation between OSD1-like gene and 2n gamete, and also foster the germplasm which produce high frequency of 2n gametes and establish the foundation of carnation polyploid breeding.
本研究采用传统的RNAi技术和基因编辑技术,沉默及定向修饰OSD1-like基因,获得基因功能缺失的突变体,阐明OSD1-like基因在香石竹大小孢子母细胞减数分裂过程中的功能。取得的结果如下:1)构建了OSDLa、OSDLb、和OSDLc 3个RNAi载体和6个靶点的Cas 9表达载体。2)通过正交实验探索出香石竹最佳的遗传转化体系。3)将3个RNAi载体和6个Cas 9表达载体转化香石竹外植体,叶片形成再生植株的能力明显比茎尖弱,茎尖是适宜用来做香石竹转基因技术的外植体。4)OSD1-Like 基因RNAi表达载体和Cas 9表达载体获得了转基因阳性植株,其中AOSDLa-g1载体阳性植株有6株发生了突变。5)对OSDLa RNAi阳性转基因植株小孢子母细胞减数分裂进行观察,发现OSDLa基因参与减数分裂过程,它的表达量下降,导致异常分体数增多,OSDLa基因与2n配子形成有关。石蜡切片观察OSDLa基因可能不参与大孢子母细胞的发育。此外,OSDLa基因对植物的营养生长也有影响,OSDLa RNAi转基因植株的叶长和叶宽均高于正常植株。OSDLc基因也参与减数分裂过程,OSDLc基因表达量下降,导致多分体的形成,OSDLc基因对植物的营养生长也有作用,OSDLc RNAi转基因阳性植株株高、茎的直径、叶长和叶宽均低于正常植株。本研究构建了香石竹遗传转化体系和CRISPR/Cas系统在香石竹的基因编缉技术,获得了阳性转基因植株,分析了OSD1-Like 基因的功能,提高了香石竹2n配子频率,研究结果为香石竹多倍体育种和利用转基因技术培育具目标性状的新品种奠定基础。本研究发表SCI 论文3篇,核心期刊1篇,申请专利2 项,授权专利1项。项目负责人2015年入选‘云南省第十八批省中青年学术和技术带头人后备人才’培养对象,2018年入选‘云南省万人计划-青年拨尖人才’,2016年晋升研究员,并获得博士学位。
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
DOI:10.21273/jashs04108-17
发表时间:2017-11
期刊:Journal of the American Society for Horticultural Science
影响因子:1.9
作者:Xuhong Zhou;Xijun Mo;Yalian Jiang;Hao Zhang;Rongpei Yu;Lihua Wang;Jihua Wang;Suping Qu
通讯作者:Suping Qu
The biological characters and polyploidy of progenies in hybridization in 4×–2× crosses in Dianthus caryophyllus
石竹4×2杂交后代的生物学特性及多倍体性
DOI:10.1007/s10681-017-1898-0
发表时间:2017-05
期刊:Euphytica
影响因子:1.9
作者:Xuhong Zhou;Yan Su;Xiumei Yang;Yiping Zhang;Shengchong Li;Min Gui;Jihua Wang
通讯作者:Jihua Wang
Cytological, molecular mechanisms and temperature stress regulating production of diploid male gametes in Dianthus caryophyllus L.
石竹二倍体雄配子产生的细胞学、分子机制和温度胁迫调节。
DOI:10.1016/j.plaphy.2015.10.003
发表时间:2015-12
期刊:Plant Physiology and Biochemistry
影响因子:6.5
作者:Xuhong Zhou;Xijun Mo;Min Gui;Xuewei Wu;Yalian Jiang;Lulin Ma;Ziming Shi;Ying Luo;Wenru Tang
通讯作者:Wenru Tang
DOI:--
发表时间:2016
期刊:江西农业学报
影响因子:--
作者:蒋亚莲;卢珍红;余蓉培;周旭红
通讯作者:周旭红
香石竹DcPS1基因调控减数分裂及2n配子形成的分子机制研究
- 批准号:31860570
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:37.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:周旭红
- 依托单位:
香石竹2n配子形成与PS1基因相关机理研究
- 批准号:31260491
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:45.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:周旭红
- 依托单位:
国内基金
海外基金
