芜菁蜡质合成基因BrrCER3新的剪接变异体
批准号:
32070362
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杨云强
依托单位:
学科分类:
植物资源保护与利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨云强
中文摘要
植物蜡质是覆盖在植物表皮复杂有机混合物的总称,其组分差异在植物抵抗干旱、低温、紫外线辐射等作用机制仍然需要进一步揭示。芜菁作为青藏高原地区传统种植的作物,对高海拔地区的环境具有较强的适应性,并具有蜡粉的表型。前期研究发现芜菁BrrCER3基因与蜡质性状相关并在有蜡粉品种存在BrrCER3-X1/X2两种剪切体。因此,本项目拟通过比较BrrCER3基因可变剪切事件在不同栽培区品种的分布规律,分析品种间形成两种剪切体的成因差异的原因,解析不同剪切体对蜡质组分合成的影响,阐明蜡质组分在植物适应高原环境过程中的作用。本项目的结果将揭示芜菁不同地方品种有无蜡粉性状的遗传基础和以及植物对高原极端环境的适应策略。
英文摘要
Plant cuticles are composite structures that cover the aerial epidermis of plants, and the mechanism of component differences in plant resistance to drought, low temperature and ultraviolet radiation still needs to be revealed further. Turnip, as a traditional crop grown in the Qinghai-Tibet Plateau, with the phenotype of waxy has strong adaptability to high altitude environment. Previous studies found that the BrrCER3 gene from turnip were significantly correlate to the characters of waxy, and two splice variant (BrrCER3-X1/X2) were identified in the material of waxy. In the present project, we aim to compare the distribution patterns of two splice variant, analyze the reasons for the differences in the formation of two splice variant and the effect of splice variant on the synthesis of waxy components, and clarify the role of waxy components in the process of plant adaptation to high altitude environment. Our results would provide the genetic mechanisms of characters of waxy among landraces,and the adaptation strategies of plants to the extreme environment on the plateau.
本项目围绕芜菁(Brassica rapa)叶片蜡质合成与遗传调控机制展开系统性研究,旨在解析不同地方品种蜡质表型差异的遗传基础及其环境适应性功能。通过同质园实验对99个芜菁地方品种的叶片蜡质分析发现,来源于同一栽培地的蔓菁地方品种品种蜡质在组成和含量上存在显著差异,暗示其表型差异主要由遗传因素驱动。基因组测序、群体遗传学分析显示,芜菁基因组(409.69 Mb,N50=37.22 Mb)与白菜(B. rapa)亚种的亲缘关系最近,约分化时间约0.68百万年前。对全球99份地方品种的重测序发现,芜菁群体结构划分为6个亚群,其中中国高海拔群体(四川、西藏)遗传多样性最低(π=1.8×10⁻³),欧洲群体最高(π=3.97×10⁻³)。BSA-seq定位到BrrCER3基因(3号染色体)与蜡质含量显著关联。该基因家族含5个成员(BrrCER3.1-3.5),其中BrrCER3.1存在两种可变剪切体(BrrCER3.1-X1/X2)。实验表明,BrrCER3.1-X1剪切体可与BrrCER1发生蛋白互作,显著提升转基因拟南芥叶片蜡质含量,并增强耐旱性。BrrCER3.1-X2剪切体与BrrCER1与互作能力丧失,其抗旱性低于BrrCER3.1-X1。本项目揭示了芜菁蜡质合成的基因调控网络及BrrCER3可变剪切对耐旱性的分子机制,研究结果为十字花科植物环境适应性进化及功能基因组学研究提供了重要数据支撑。
青藏高原针茅属植物蜡质合成基因WSD1功能域的位点变异及其对耐旱性分化的影响研究
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批准号:31601999
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2016
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负责人:杨云强
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依托单位:
国内基金
海外基金