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OsABCC2调控噻虫嗪在水稻茎节和籽粒间分配的功能研究

批准号:
32072451
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
林菲
依托单位:
学科分类:
植物化学保护
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
林菲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
借助农药转运蛋白实现农药在作物中的定向积累,是提高农药对靶传递效率和减少农残的重要途径。水稻茎节是控制物质运输分配的枢纽,分布于茎节的转运蛋白决定着输送的物质滞留茎叶或者流向稻穗。项目前期通过筛选富集表达1452个水稻膜蛋白的酵母文库,获得噻虫嗪转运基因OsABCC2,属水稻ATP结合蛋白C家族。该家族有些成员能够在茎节部位高表达, 具有转运叶酸及有机分子的功能。敲除和过表达OsABCC2显著改变了植株对噻虫嗪的吸收和转运,但其具体规律和机制不明确。本项目拟从植株、细胞和分子互作等层面,通过免疫染色定位、高分辨率质谱成像、韧皮部特异表达植株靶向积累噻虫嗪杀虫药效测定、转运动力学分析等方法,研究OsABCC2调控噻虫嗪在水稻茎节和籽粒分配的功能,明确OsABCC2蛋白与噻虫嗪分子互作的活性位点。项目可望为构建农药施用“智能轻简”作物,实现农药害虫为害部位定向积累的实践提供信息和依据。
英文摘要
Accumulation of pesticides at the site of pest damaged in crops with the help of pesticide transporters is one of the effective ways to improve the efficiency of pesticide-target-delivery in crops and to reduce agricultural chemical residues. Node in rice plant is a hub to control substrate transportation and distribution. Membrane proteins in the node of rice determines the way that substrates transported to stems, or leaves, or panicles. In previous study, a thiamethoxam transporter gene OsABCC2 was screened from a yeast library enriched expressing of 1452 membrane proteins. OsABCC2 belongs to rice ATP-binding cassette (ABC) type C family. Members of ABCC family could highly express in node and transfer folic acid and organic molecular etc. We had shown that knockout or overexpression of OsABCC2 significantly changed the translocation and distribution of thiamethoxam in rice, but its mechanism needs to be further explored. In this project, functions of OsABCC2 involved in thiamethoxam translocation and distribution between the node and grain will be revealed in plant, cell, as well as molecular level. Experiments such as immunostaining localization, high resolution mass spectrometry imaging, measurement of thiamethoxam control efficacy to rice planthopper in phloem-specific-expression plants, thiamethoxam transport dynamics analysis will be carried out. The implementation of the project is expected to provide a reference for construct of ‘easy’ crops, which are able to accumulate pesticide to the pest damage sites by the involvement of transporters.
借助农药转运蛋白实现农药在作物中的定向积累,是提高农药对靶传递效率和减少农残的重要途径。本项目通过筛选富集表达1452个水稻膜蛋白的酵母文库,获得噻虫嗪转运基因OsABCC2,属水稻ATP结合蛋白C家族。OsABCC2定位于质膜,在水稻根、茎、叶中均有表达。水稻根部吸收实验显示突变该基因导致植株茎部的噻虫嗪积累量低于野生型及超表达,根部和叶部吸收量显著提升。超表达能增加水稻叶部噻虫嗪的积累量,整株噻虫嗪含量大于野生型和突变体,Vmax最高达到了6105 nmol/g DW/h。三种基因型水稻的TFstem/root均大于TFleaf/stem,TFleaf/stem大于4,但突变体的TFstem/root低于0.5,突变体的TFleaf/stem大于野生型及突变体植株,表明突变体水稻将噻虫嗪从根部向茎部的转运能力下降,从茎部向叶部的转运能力增强。无论是突变或超表达OsABCC2,都会导致灌浆期噻虫嗪向穗的转运增多,这直接影响水稻最终的食品安全以及农药残留。.利用褐飞虱室内生测实验,对比不同基因型水稻对褐飞虱的防效,相比于野生型,OsABCC2的突变导致THX对褐飞虱的生物活性低于50%,超表达防效提高至70%以上。同时,对乳熟期表型进行测量,发现超表达植株株高相比于突变体减少,但穗长增加,其中一突变体株系相对野生型产量下降。OsABCC2在水稻噻虫嗪吸收转运中起重要作用。OsABCC2的表达影响了噻虫嗪从水稻根部到地上部的吸收转运,造成农药分子积累差异,影响对褐飞虱的生物活性,影响水稻的农艺性状与产量,调控噻虫嗪在水稻稻穗积累以及分配。OsABCC2可作为精准基因编辑的对象,使农药在靶标位点的定向积累,提高噻虫嗪的吸收能力和对褐飞虱的生物活性,为精准施药和农药减量增效提供了潜在的分子机制,构建农药施用“智能轻简”作物,实现农药害虫为害部位定向积累的实践提供信息和依据。
OsATL15-MADS55互作介导水稻定向积累噻虫嗪防控稻飞虱的分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    林菲
  • 依托单位:
稻瘟病广谱抗性基因Pi39的克隆及其应用
  • 批准号:
    30800711
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    林菲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金