课题基金 / 基金详情

温度调控花粉壁发育的机理

批准号:
31930009
项目类别:
重点项目
资助金额:
302.0 万元
负责人:
杨仲南
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨仲南

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
植物花粉外壁是植物独有的结构,不仅在保护花粉正常发育,对植物育性起关键作用,也是物种分类的重要依据之一。来自于绒毡层的孢粉素前体在减数分裂后产生的四分体中积累,随着四分体胼胝质壁的降解,孢粉素持续积累形成具有植物物种特异性的花粉壁模式结构。在模式植物拟南芥中, 已报道十多个参与孢粉素合成、胼胝质壁以及与初生外壁形成相关的基因。我们的前期研究发现这些基因的部分雄性不育突变体在低温下能够形成有功能的花粉。本项目将在分子和遗传水平上系统地研究:1)孢粉素前体如何在小孢子表面沉积形成独特的模式;2)筛选与花粉壁模式以及孢粉素合成相关的温敏突变体,研究其育性与温度的关系;3)通过回复子基因功能研究,从基因和细胞水平上理解温敏育性转换的分子基础,揭示调控这些过程的共性规律。本项目研究成果有助于花粉壁模式形成这一经典植物学问题的系统解析。
英文摘要
The unique structure of pollen wall not only protects the pollen from various environmental stresses, but also provides evidences for the dynamics of plant phylogeny. After meiosis, the sporopollenin precursors derived from tapetum initially accumulates in tetrads. Late, following the callose wall degradation, sporopollenin gradually forms into a species-specific pollen wall pattern. In model plant Arabidopsis, several genes involved in sporopollenin synthesis, callose wall and primexine formation have been reported. We found that the fertility of some male sterile lines of these genes can be rescued under low temperature. In this project, we will systematically study how these genes act in concert to regulate the pollen wall pattern formation and how low temperature overcomes pollen wall pattern defective for pollen function. The project will investigate: 1) how the sporopollenin precursors deposit onto the microspore surface to form the unique pattern; 2) screening thermo-sensitive mutants related to pollen wall pattern and sporopollen synthesis to study the relationship between fertility and temperature; 3) understanding the molecular basis of thermo-sensitive fertility conversion by studying of supressor genes, revealing the general mechanism of environment regulation . The results of this project should provide insights into the formation of pollen wall pattern on molecular and genetic level.
本项目围绕花粉壁、温度与植物育性关系,开展了系统的研究。1)以油菜为主要研究对象,解析了种子植物孢粉素的结构和积累规律。由羟基脂肪酸交联的聚合物苯丙烷衍生物是孢粉素的核心结构。其他脂肪酸(C16:0、C18:0和C18:3)以及醇/酚(如柚皮素、β-谷甾醇)通过脂键连接在核心孢粉素的游离羟基和羧基,构成外周结构。包括C18:3在内的不饱和脂肪酸在孢粉素合成的晚期积累在孢粉素的外围。这一研究成果破解了经典植物学研究的难题。2)揭示了植物光温敏不育的细胞和遗传机制。发现模式植物拟南芥中,低温和短光照条件下的缓慢生长降低了细胞壁保护作用的需求从而恢复育性。水稻中,除了缓慢生长外,温度还调控活性氧ROS的稳态克服花粉壁发育的缺陷从而恢复育性。这些研究成果深入解析了花粉壁、温度与植物育性的关系。3)基于光温敏不育机制的解析,发明了水稻光温敏不育系的创制技术,获得了一系列可用于水稻杂交育种的新型光温敏不育系。当前光温敏不育系的缺乏是水稻杂交育种的瓶颈,本项目创制的光温敏不育系已广泛用于水稻杂交育种的研究,今后数年有望在生产中得到广泛应用。本项目提供了一个从基础研究到实际应用解决水稻种业瓶颈问题的案例。项目共发表标注论文15篇,其中第一标注6篇,第二标注9篇。获得两个授权发明专利。研究成果“新型水稻光温敏不育系的创制”获得了2024中国农业农村重大科技新成果。
花粉表面蛋白在花粉发育、花粉与柱头识别中的作用
  • 批准号:
    31870296
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    杨仲南
  • 依托单位:
花药中层细胞发育及调控
  • 批准号:
    31670314
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    杨仲南
  • 依托单位:
拟南芥PPR基因AtECB2调控叶绿体转录本编辑及叶绿体发育的分子机理
  • 批准号:
    31370271
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    杨仲南
  • 依托单位:
转录因子TDF1结合位点分析及直接调控下游基因鉴定
  • 批准号:
    30770206
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    杨仲南
  • 依托单位:
国内基金
海外基金