课题基金 / 基金详情

茶树氨基酸转运基因CsAAP3优异等位基因挖掘及分子机制研究

批准号:
32070376
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
赵华
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:
赵华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
氨基酸含量是茶叶的重要品质指标,为茶树品种选育倍受关注的生物学性状之一。氨基酸作为重要的氮库,其在茶树体内的转运涉及一系列的跨膜运输,其转运与分配模式决定了茶叶的产量和品质。前期研究发掘了在茶树根系及幼嫩芽叶中高丰度表达的氨基酸转运基因CsAAP3,该基因可转运茶氨酸等十余种氨基酸组分,推测该基因在茶树氨基酸的转运过程中扮演着重要角色。为深入解析CsAAP3介导茶叶氨基酸的吸收转运机理,本项目拟在茶树种质资源CsAAP3等位变异及表达分析的基础上,明确该基因的亚细胞定位与组织表达,阐明CsAAP3氨基酸吸收转运功能,鉴定其启动子、上游转录因子和互作蛋白响应不同氮处理表达模式,揭示CsAAP3参与氨基酸吸收、运输及分配等跨膜运输过程及氮利用效率建成的分子调控机制。本研究可为解析茶叶富含氨基酸提供重要理论依据,且为氮利用高效茶树种质培育和茶园氮高效栽培提供指导作用,具有重要理论价值与实践意义。
英文摘要
Free amino acid content in young buds is one of the most important biological traits for tea variety breeding. Amino acids are key nitrogen (N) sink components and their patterns of translocation and distribution within tea plants are pivotal for tea quality and yield. Our previous study pinpointed an amino acid candidate transporter, CsAAP3, presenting at high expression level both in root and shoot across different environmental N conditions. Furthermore, CsAAP3 was characterized in model plant Arabidopsis to mediate the acquisition and translocation of a broad spectrum of amino acids, including theanine and twelve others. Therefore, CsAAP3 is hypothesized to play a central role in uptake, translocation and allocation of free amino acids. The goal of this project is to fully understand the functions of CsAAP3 in tea and the underlying molecular mechanisms. The specific objectives, are (i) to investigate variations in CsAAP3 sequence and expression profiles in tea variety germplasm; (ii) to study subcellular localization and in situ expression in selected varieties identified in (i); (iii) to functionally characterize selected CsAAP3 variants for amino acid uptake, transport in Arabidopsis and yeast; (iv) to perform histochemical analyses of CsAAP3 under control of its own promoter in response to exposure to differing N regimes; (v) to identify upstream regulatory sequences of CsAAP3 and trans-interacting transcription factors and other proteins to reveal the regulation involved in amino acids uptake, transport and allocation responsible for N utilization efficiency in tea plants. The significance of this study is that it will provide important insight into the biological basis of variation in amino acid content in tea leaves, and contribute to germplasm innovation for optimal N utilization efficiency and N nutrient management in tea plants.
氨基酸是氮素同化物长距离运输的主要形式,因此,茶树吸收无机氮或氨基酸的效率、氨基酸在茶树体内同化、运输及分配模式决定了茶叶的产量和品质,且与茶树的氮利用效率密切联系。氨基酸在植物体内的运输涉及一系列的跨膜转运基因,因此氨基酸转运基因的功能解析、分子调控机制,以及与氮利用效率、产量与品质之间的联系等科学问题对于培育优良茶树品种至关重要。前期研究发现CsAAP3在茶树氨基酸转运过程中扮演着重要角色,本项目以遗传变异丰富的茶树种质资源为基础,研究明确了2021年及2022年两年春茶游离氨基酸、咖啡碱和茶多酚含量等变异,主要生化成分结合转录组进行了基因共表达网络分析,鉴定到1个与游离氨基酸含量高度正相关的模块,该模块富集了参与开花调控及氮利用相关的基因;结合转录组进行SNP分型鉴定了CsAAP3等位变异,通过VIGS技术在茶树中对CsAAP3进行了功能鉴定,基于酵母单杂筛选到CsAAP3.1上游的转录调控因子CsZHD1与CsZHD2,凝胶阻滞实验明确了CsZHD1/2与CsAAP3启动子的结合位点,酵母双杂交实验表明CsZHD1蛋白能与CsMIF2、CsZHD10蛋白互作,CsZHD8、CsZHD10蛋白能与CsZHD2互作,CsZHD8与CsZHD10对CsAAP3.1是否存在直接调控作用的实验目前正在进行,以揭示CsZHD8/10/CsMIF2-CsZHD1/2-CsAAP3模块如何参与茶树氮利用效率建成及茶叶品质调控机理。
茶树CsNFR1和CsZHD1协同调控花芽分化及氮效率的分子机制研究
  • 批准号:
    32370390
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    赵华
  • 依托单位:
基于关联分析的川续断种质资源产量和品质性状道地性形成机理解析
  • 批准号:
    31470406
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    赵华
  • 依托单位:
中国芒抽穗期与分蘖相关基因等位变异与功能标记开发研究
  • 批准号:
    31100243
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    赵华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金