课题基金 / 基金详情

花生CLAVATA1-like基因AhRLK1调控青枯病抗性的分子机理研究

批准号:
32072103
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张冲
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张冲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
青枯病是影响花生品质和产量的重要细菌性病害,其抗病机理尚未阐明。前期研究表明ClAVATA1负调控拟南芥对青枯菌的抗性,但花生CLAVATA1-like基因AhRLK1超表达可提高烟草青枯病抗性。本项目拟通过超表达和基因编辑载体分别转化花生感病和抗病品种,通过细胞学、生理生化和qPCR等技术分析AhRLK1对花生青枯病抗性的影响。通过构建该基因上游启动子系列截短载体分析响应青枯菌胁迫的顺式元件,利用酵母单杂交鉴定其上游调控因子,通过ChIP和EMSA等方法研究识别的motif;采用酵母双杂交筛选AhRLK1互作蛋白,利用BiFC和Co-IP等方法予以验证。分析调控因子的亚细胞定位及编码基因对青枯菌侵染的表达特征。通过遗传互补转化花生,研究AhRLK1与其他调控因子的互作在花生青枯病抗性中调控机制。研究将阐明AhRLK1调控花生青枯病抗性的分子机制,为花生抗病遗传改良提供理论依据和基因资源。
英文摘要
Bacterial wilt is an important disease caused reduction in yield and quality severely in peanut. Up to now, resistant underlying mechanism of this disease is also not well understood. Previous researches showed that ClAVATA1 overexpression of peanut AhRLK1 enhanced resistance to bacterial wilt significantly in tobacco. In the present project, the complementation of Arabidopsis mutant will be studied by AhRLK1 overexpression transformation. Overexpression and gene editing vectors of AhRLK1 will be transformed into susceptible and resistant peanut cultivars, respectively. The effect of AhRLK1 in peanut bacterial wilt resistance will be analyzed by cytology, physiology, biochemistry and qPCR techniques. The cis-elements involved in Ralstonia solanacearum infection will be identified by analyzing the activities of serial truncated mutants of promoters. Based on the identified cis-elements, upstream regulatory transcription factors will be identified by Yeast one-hybrid (Y1H). Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) and EMSA is employed in studying the motifs binded by AhRLK1. Yeast two-hybrid (Y2H) technique will be employed to identify the interacting proteins of AhRLK1. Y2H results will be confirmed in planta by Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) and co-immunoprecipitation (Co-IP). The putative Y1H and Y2H interactors will be characterized by subcellular localization analysis and the expression pattern of encoded genes responded to Ralstonia solanacearum infection will be investigated. Using overexpression and CRISPR/Cas9 silencing analysis in peanut plants, the function of potential Y1H and Y2H interactors in transcriptional regulation of AhRLK1 and interacting protein, respectively, will be studied in detail. The results will help to reveal the underlying mechanism of the resistance to the bacterial wilt. It will benefit the theoretical foundation but also can provide gene resources for efficient genetic improvement of peanut disease resistance.
青枯病是限制花生生产和品质的重要根部细菌性病害,而抗病品种的选育是防控青枯病最经济有效的途径。筛选花生抗青枯病重要基因,并阐明其调控机制,对选育花生抗青枯病新品种具有重要的理论和实践意义。项目前期研究发现,花生LRR类受体蛋白激酶基因AhRLK1能诱导过敏反应(HR),并显著增强烟草对青枯菌侵染的抗性,但其抗病调控机制尚未明确。本项目建立了花生毛状根嵌合植株转化和青枯病快速鉴定方法,为花生抗青枯病基因功能鉴定提供了简便快速的技术手段。对超表达花生AhRLK1基因转化获得毛状根嵌合植株接种青枯菌显著提高了青枯病抗性,而且是通过EDS1介导的抗病防御反应信号通路实现的。构建了基于膜系统的酵母双杂交文库,筛选并验证了AhRLK1的互作靶蛋白AhDi19-3和AhERF5。AhDi19-3是一个定位在细胞核内的锌指结构的转录因子,受干旱、低温和青枯菌诱导表达。研究发现,AhDi19-3基因负调控烟草对青枯菌侵染的抗性,但显著增强了拟南芥对干旱胁迫的耐受性。通过转基因拟南芥的干旱胁迫实验,证实AhDi19-3基因通过上调抗氧化酶和ABA信号通路相关基因的表达提高了植物的耐旱性。另一方面,AhRLK1的互作靶标AhERF5是定位在细胞核内具有AP2结构域的乙烯反应因子蛋白,该蛋白编码基因受干旱、低温和乙烯利诱导表达。AhERF5能够减弱AhRLK1引起的HR反应,其超表达负调控烟草对青枯菌侵染的抗性,但正调控拟南芥对干旱胁迫的耐受性。此外,研究还鉴定了AhRLK1基因的上游启动子及其互作转录因子,通过酵母单杂交筛选获得三个候选的互作转录因子,转录组数据分析表明,AhPHL5基因在抗病品种中受青枯菌诱导显著上调表达,而在感病品种中表现下调表达。通过超表达遗传转化烟草发现AhPHL5基因显著提高了烟草对青枯菌的抗性。综上所述,本研究揭示了AhRLK1及其互作靶蛋白在花生青枯病抗性中的分子机制,并初步阐明了这些基因在干旱等非生物胁迫中的功能。研究结果为花生抗病基因功能鉴定和抗病分子育种提供了重要的理论依据和基因资源。
花生NBS-LRR类抗病基因AhRRS5抗青枯病机理研究
  • 批准号:
    31701463
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    张冲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金