山核桃嫁接成活过程中调控生长素极性输出PIN基因的鉴定及其功能研究
批准号:
32071807
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郑炳松
依托单位:
学科分类:
森林保护学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑炳松
中文摘要
PIN蛋白介导的生长素极性输出在生长素功能发挥中起关键调节作用,但相关研究主要以植物正常生长发育为出发点,且以模式植物为主要研究对象。目前,PIN蛋白介导的植物,特别是木本植物嫁接成活调控机制研究尚少见报道。本项目拟利用HPLC/GC-MS、免疫荧光和免疫胶体金技术测定不同处理、不同阶段、不同部位山核桃嫁接材料中生长素含量及定位的动态变化;基于山核桃组学测序结果克隆山核桃PIN家族基因,利用荧光定量PCR、Western Blot和原位杂交技术检测PIN基因在山核桃嫁接成活过程中的表达情况及定位,结合生长素的含量和定位,鉴定调控嫁接成活的山核桃PIN基因;同时在获得嫁接调控PIN基因及其启动子转基因株系的基础上,开展嫁接对比实验,探究PIN基因在嫁接成活过程中的调控作用。以解析PIN蛋白介导的山核桃嫁接成活过程调控机制,为促进嫁接苗在生产上的大规模应用提供参考。
英文摘要
Polar auxin output mediated by PIN proteins plays key regulatory roles in the function of auxin. However, related studies are taking the normal growth and development of plants as the starting point, and model plants are usually used as the main object. To date, less is known about the regulatory mechanism of PIN protein-mediated plant grafting, especially tree grafting. In the current project, the dynamic content and location changes of auxin in the grafted Chinese hickory materials with different treatment, different collecting stages and different sampling areas will be determined by HPLC/GC-MS, immunofluorescence and immune colloidal gold techniques; PIN family genes in Chinese hickory will be cloned on the basis of omics sequencing in this species. The PIN gene(s) regulating the grafting process of Chinese hickory will be identified using fluorescent quantitative PCR (qRT-PCR), Western Blot, and in situ hybridization (ISH), with the contents and locations of auxin during this process combined. Meanwhile, the mechanism of PIN gene(s) in regulating the grafting process will be investigated on the basis of identifying and grafting (with different combinations) the transgenic lines of the grafting related PIN gene(s), as well as PIN promoter(s). The aim of this project is to reveal the mechanism of PIN gene(s) in the regulation of Chinese hickory grafting process. Results from this project will not only lay a theoretical foundation for understanding the mechanism of auxin mediated grafting process regulation in Chinese hickory, but also provide practical references for facilitating the mass application of grafted seedlings in the production of Chinese hickory.
山核桃(Carya cathayensis)是中国特有的油料树种,具有较高的经济价值。然而山核桃存在童期长、树体高大、适生范围窄等问题,严重制约了产业的发展。嫁接是有效解决这些问题的重要手段之一。已有研究报道生长素参与调控植物嫁接愈合过程,且生长素输出载体蛋白PIN的极性定位影响生长素的流动。因此,解析PIN对嫁接的调控,将进一步丰富木本植物嫁接愈合机制。本研究以山核桃为材料,开展CcPINs调控山核桃嫁接愈合的机理研究,结果对提高山核桃嫁接成活率,扩大山核桃种植面积,选育抗性优良家系至关重要。主要研究结果如下:.通过对山核桃嫁接后初始阶段、愈伤组织形成期和维管束桥形成期嫁接部位基因转录水平的分析,共获得4 613个差异表达基因(DEGs)。KEGG注释结果显示DEGs主要富集在光合作用、代谢、植物激素信号转导等通路上。结合对嫁接部位生长素含量检测,发现嫁接后在愈伤组织形成期和维管束桥形成期,嫁接部位生长素含量发生了改变。PIN在嫁接过程中表达差异显著。.在山核桃中共鉴定出11个CcPINs。CcPINs基因启动子上预测到的顺式作用元件主要涉及响应激素、光、植物发育和胁迫等。CcPINs具有组织特异性的表达模式。烟草顺时转化实验验证了CcPIN1a、CcPIN3和CcPIN4定位在细胞膜上。在山核桃嫁接愈合过程中,CcPIN3在愈伤组织形成期表达活跃。.通过酸性品红染色和石蜡切片结果分析发现,转基因株系比野生型嫁接愈合速度快。从转录水平上看,转基因拟南芥嫁接部位生长素相关基因表达差异显著。转基因拟南芥嫁接后4天嫁接单元生长素含量明显升高,说明CcPIN3可能通过提升拟南芥嫁接过程中生长素含量,启动生长素相关基因的表达来影响嫁接愈合速度。.本研究通过对山核桃嫁接愈合时期嫁接部位基因转录水平的分析和生长素含量的测定,揭示了嫁接愈合过程中基因的表达规律。研究发现CcPIN3参与了嫁接愈合。CcPIN3转基因拟南芥嫁接实验证明CcPIN3能够促进嫁接苗的愈合速度。研究结果进一步明晰了CcPIN3调控山核桃嫁接愈合的过程,为阐释其自身调控机制提供了一定的理论依据。
Aux/IAA在山核桃嫁接成活过程中的作用机理研究
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批准号:31470683
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2014
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负责人:郑炳松
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依托单位:
质膜水通道蛋白CcPIP在山核桃嫁接成活过程中的作用及机制研究
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批准号:31270716
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项目类别:面上项目
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资助金额:76.0万元
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批准年份:2012
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负责人:郑炳松
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依托单位:
生长素响应因子ARF对山核桃嫁接成活的调控机理研究
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批准号:31070604
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2010
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负责人:郑炳松
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依托单位:
国内基金
海外基金