课题基金 / 基金详情

拟禾本科根结线虫A-to-I RNA编辑及在线虫寄生中的作用机制

批准号:
32072397
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
卓侃
依托单位:
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
卓侃

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
RNA编辑在RNA水平上改变遗传信息,使基因获得新的结构和功能,广泛存在于各种生物中,在病原致病过程中也发挥作用。然而,还未见植物线虫RNA编辑的报道。我们之前研究发现一个促进拟禾本科根结线虫寄生的效应蛋白基因MgMO603,该基因在线虫寄生阶段发生RNA编辑,暗示拟禾本科根结线虫可能会通过RNA编辑调控效应蛋白基因以促进寄生。我们进一步对该线虫的基因组和转录组进行测序比较,结果发现线虫发生大量的RNA编辑,尤其是A-to-I RNA编辑。因此,本项目拟通过原位杂交、RNAi、基因过表达等方法筛选1~2个促进线虫寄生的A-to-I RNA编辑效应蛋白基因。再利用酵母双杂、Co-IP、CRISPR/Cas9等技术研究它们在植物中的互作蛋白,从而揭示A-to-I RNA编辑在线虫寄生中的作用机制。本项目首次进行植物线虫RNA编辑研究,为今后利用A-to-I RNA编辑系统防治植物线虫奠定基础。
英文摘要
RNA-editing is a post-transcriptional process that changes the genetic information at the RNA level, so that genes can acquire new structures and functions, which occurs in various organisms and can play a role in pathogenic progress. However RNA editing has not been reported in plant-parasitic nematodes. Before the project, an effector gene MgMO603 from Meloidogyne gramnicola was found to promote parasitism of M. graminicola and RNA editing of MgMO603 occurred in the parasitic stage juvenile, suggesting that M. graminicola may enhance parasitic ability by regulating their effector genes with RNA editing. Based on this, the genome and transcriptome of M. graminicola were sequenced, and the comparative analysis of the sequences showed the nematode possesses abundant RNA editing sites, especially A-to-I RNA editing. Therefore, the following research contents of this project would be: to screen one or two M. graminicola effector genes with A-to-I RNA editing that promote nematode parasitism by using in situ hybridization, RNAi, over-expression, etc.; to study their interactors in plants and the function of these interactors by using yeast two hybrid, Co-IP, CRISPR/Cas9 and other technologies; then to demonstrate the role of A-to-I RNA editing in nematode parasitism. The present project is the first time to study RNA editing of plant-parasitic nematodes, laying foundation for controlling plant-parasitic nematodes by utilizing the A-to-I RNA editing system in plant-parasitic nematodes.
RNA编辑在RNA水平上改变遗传信息,使基因获得新的结构和功能,在病原致病过程中也发挥作用,但在植物线虫中还未见报道。在本研究中,我们分析获得拟禾本科根结线虫498个基因含有976个RNA编辑位点,其中在寄生阶段3龄幼虫中特有的RNA编辑位点有182个,包含47个A-to-G(即A-to-I)位点,46个C-to-T位点,32个A-to-T位点,22个A-to-C位点,25个C-to-A位点及10个C-to-G位点。沉默线虫的3个ADAR基因后,RNA编辑频率显著下降,表明线虫编辑由ADAR基因催化。通过生物信息学和原位杂交实验发现在发生RNA编辑的基因中,MgMO603和Mg2854含信号肽但不含跨膜结构域,且定位在线虫的食道腺细胞,通过RNAi对它们进行沉默,发现线虫的侵染能力均显著下降,表明Mg2854和MgMO603是线虫在寄生阶段发生RNA编辑的效应蛋白。进一步利用过表达、酵母双杂交和BiFC等方法分析它们在线虫寄生中的作用机理,结果发现MgMO603及其RNA编辑型在线虫寄生过程中均发挥作用,均与水稻谷氧还蛋白OsS11蛋白相互作用;线虫侵染诱导了OsS11的表达,过表达OsS11基因促进线虫寄生,而通过CRISPR/Cas9敲除OsS11基因则提高了水稻对线虫的抗性;免疫检测发现MgMO603依赖于OsS11抑制植物的ROS迸发,且OsS11为水稻激素通路的负调控因子;此外,MgMO603的蛋白丰度在敲除OsS11的水稻原生质体中显著减少,而共表达OsS11和MgMO603则显著增强MgMO603的蛋白丰度。上述结果表明MgMO603通过与水稻OsS11互作,增强自身的稳定性,抑制植物免疫反应,促进线虫寄生,而RNA编辑后的MgMO603具有相似的功能,推测MgMO603发生RNA编辑可能是增加其多样性和蛋白丰度。另外,我们发现效应蛋白Mg2854与水稻细胞色素b5还原酶样蛋白NAD5互作,但发生编辑后的Mg2854与NAD5不互作,表明Mg2854在寄生阶段可能通过RNA编辑逃避OsNAD5的识别。本项目首次发现植物线虫具有RNA编辑,了解了线虫RNA编辑机制,证明了线虫效应蛋白在寄生阶段发生了RNA编辑并揭示了它们在线虫寄生中的作用机理,为进一步研究植物线虫和寄主的互作提供了新理论和新思路,也为今后利用RNA编辑系统防治植物线虫病奠定了基础。
水稻感根结线虫病基因OsRAC2调控线虫寄生的分子机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    卓侃
  • 依托单位:
利用CRISPR/Cas9基因编辑技术研究水稻感病基因OsHPP04在线虫寄生中的作用机理及其抗线虫应用
  • 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:
    卓侃
  • 依托单位:
根结线虫病原相关分子模式(PAMPs)Mg-eEF1A和MjEF-TU的发现及其触发植物免疫反应的机制
  • 批准号:
    31772136
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    卓侃
  • 依托单位:
一个新的根结线虫效应蛋白Mg-mo237抑制植物防卫反应的机理研究
  • 批准号:
    31471750
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    87.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    卓侃
  • 依托单位:
国内基金
海外基金