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MdWRKY126转录因子在苹果果实有机酸积累中的功能和转录调控机制

批准号:
32072527
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
马百全
依托单位:
学科分类:
果树种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马百全

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
酸度是控制果实风味品质的重要因素之一。研究表明苹果中Ma1基因是控制果实酸度的关键基因,其ma1纯合型通常表现为低酸。项目研究前期,申请人从苹果种质资源中筛选出ma1纯合型高酸样本‘宝斯库普’,通过对果实不同发育时期转录组测序、qRT-PCR以及遗传转化等方法筛选并鉴定出酸度控制基因MdWRKY126,但该基因调控苹果果实酸度的分子机制目前尚不清楚。本项目拟在此研究基础上,利用转录组测序、ChIP-seq、酵母单杂交及EMSA等筛选并鉴定MdWRKY126下游调控靶基因,并利用基因表达、亚细胞定位及遗传转化等试验验证靶基因生物学功能。同时基于酵母单双杂交系统、ChIP、EMSA及BiFC等筛选并验证MdWRKY126基因上游调控基因及其互作蛋白。本项目的开展不仅能够解析基于MdWRKY126基因的苹果果实酸度分子调控机制,同时对苹果果实品质遗传改良具有重要的理论意义及生产指导价值。
英文摘要
Acidity is one of the main determinants of the fruit organoleptic quality. Fruit acidity was determined by Ma1 gene, and apple accessions containing homolozygous ma1 (ma1ma1) exhibit low acidity in fruits. However, we found that a cultivar ‘Belle de Boskoop’, which contains homolozygous ma1 (ma1ma1) at Ma1 locus, accumulates high level of malate in fruits. Fruit transcriptome analysis for ‘Belle de Boskoop’ was performed to identify genes responsible for apple fruit acidity. Together with qRT-PCR and transgenetic analysis, one gene, designated MdWRKY126, was found could determine fruit acidity. However, the mechanism underling how MdWRKY126 regulate fruit acidy remains unclear. Based on our previous study, the downstream targets of MdWRKY126 are going to screen and identify by transcript sequencing, ChIP-sequencing, yeast one-hybrid and EMSA. In addition, gene expression profile, subcellular localization and transgenic approaches are also utilized to confirm the biological function of targeted genes. Similarly, we will carry out yeast hybrid system, EMSA and BiFC to identify the upstream targets of MdWRKY126 and its corresponding interactive protein. The process of our project is not only helpful to clarify the mechanism underlying apple fruit organic acid accumulation which regulated by MdWRKY126, but will also provide theoretical and practical knowledges for the genetic improvement of fruit quality in apple breeding programs.
酸度是控制果实风味品质的关键因素之一,其中Ma1是控制苹果果实酸度的关键基因,但是ma1ma1纯合隐形突变个体中酸度存在显著的差异。基于此开展研究获得成果如下:①鉴定出苹果中Ma1非依赖的酸度调控转录因子MdWRKY126,该基因能够调控细胞质内苹果酸脱氢酶MdMDH5的表达,增加细胞质内苹果酸盐的含量,同时过表达MdWRKY126能够促进液泡膜上苹果酸盐转运体MdtDT及质子泵基因的表达,协同调控果实苹果酸的积累;②在苹果中首次鉴定到定位于线粒体中的Ma1非依赖的酸度调控基因MdMa12(焦磷酸质子泵),该基因能够通过调控线粒体中的苹果酸脱氢酶MDH12的表达,从而增强苹果酸盐的合成。同时MdMa12的表达能够增加线粒体上二羧酸转运体MdDTC1、液泡膜上苹果酸转运体MdMa1及P3A型质子泵MdMa10的表达,促进苹果果实苹果酸的积累;③在苹果中将QTL定位与关联分析的方法结合起来(区间关联分析:Region-based association mapping),并成功在控制苹果果实酸度的主效QTL(Ma区间)内筛选出控制苹果果实酸度的候选基因MdMYB21,进一步研究发现该基因能够负调控MdMa1的转录进而负调控苹果果实酸度。对MdMYB21序列分析发现,该基因的启动区的一个SSR motif的缺失能够影响该基因的转录活性进而通过影响MdMa1的表达而影响果实酸度;④在苹果中鉴定出一个定位于液泡膜上的P3B型质子泵MdMa13,过表达该基因能够促进酸相关基因MdMa1, MdtDT, MdDTC1, MdDTC2, MdVHA-A3, MdVHA-D和MdMa11的表达,进而增加苹果果实及番茄中有机酸的含量。⑤对酸度具有显著差异的‘秦冠’、‘蜜脆’成熟时期果实进行转录组及甲基化组测序,揭示甲基化的差异而引起的苹果果实酸度相关基因的表达差异是导致‘秦冠’、‘蜜脆’成熟时期果实酸度差异的原因之一,同时筛选出酸度控制基因MdMa11,且初步验证其在苹果酸积累中的作用;⑥对苹果基因组中转化酶家族成员进行鉴定及生物信息分析,并初步鉴定出转化酶MdNINV11在苹果中通过影响MdCBF1-5的表达和H2O2的含量来响应低温的胁迫。研究成果不仅解析了MdWRKY126调控Ma1非依赖型苹果果实苹果酸积累的分子机制,同时拓展了酸度调控的研究内容,丰富了苹果中有机酸调控理论研究
MdMYB123/mdmyb123差异调控苹果果实酸度的分子机制解析
  • 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:
    马百全
  • 依托单位:
Ma1纯合型‘秦冠’苹果低酸性状的遗传分析及基因标签开发
  • 批准号:
    31701875
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    马百全
  • 依托单位:
国内基金
海外基金