控制水稻光合产物运输SEM1基因的克隆与功能解析
批准号:
32070283
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
路铁刚
依托单位:
学科分类:
水分和营养物质的运输与代谢
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
路铁刚
中文摘要
光合作用是指绿色植物吸收光能,把CO2和水合成碳水化合物的过程。蔗糖是高等植物中光合作用的主要产物,是碳水化合物贮藏和累积的主要形式,也是光合同化产物从"源”到“库”的主要载体。水稻源器官制造的光合同化物以蔗糖形式经韧皮部运输到籽粒,是水稻产量形成的基础,这个过程包括蔗糖在源叶器官中的装载、长距离运输和在库器官中的卸载三个阶段。目前,对于两头阶段即装载和卸载取得较好的进展,而对最复杂的中间阶段,即长距离运输了解还很有限,缺少比较系统的研究。前期,我们筛选水稻突变体库,获得了一份叶片过量积累蔗糖的突变体sem1-1,细胞学和电镜试验表明,水稻叶片和茎秆的维管束韧皮部通透性异常是造成蔗糖不能正常运输的主要成因,图位克隆了该基因,编码一个功能未知的蛋白。本项目拟在此基础上,通过细胞学、遗传学、生理生化和分子生物学实验进一步解析该基因在光合产物在运输中作用机制,为培育高光效的水稻材料提供理论支撑。
英文摘要
Photosynthesis is the process that green plants absorb light energy and synthesize CO2 and water into carbohydrates. Sucrose is the main form of carbohydrate storage and accumulation in higher plants, and also the main carrier of photosynthate from source to sink. The photosynthate produced by the source organ in rice is transported to the grain through the phloem in the form of sucrose, which is the basis of rice yield formation. This process includes three stages: sucrose loading in the source leaf organ, long-distance transportation and unloading in the sink organ. At present, good progress has been made in both loading and unloading stages, while the most complex intermediate stage, namely long-distance transportation, is still very limited. Previously, we screened rice mutant library and obtained a mutant sem1-1 with excessive accumulation of sucrose in leaves. Cytological and electron microscopic experiments showed that abnormal phloem permeability in vascular bundles of rice leaves and stems was the main cause of abnormal sucrose transport. The gene was cloned by map-based cloning method and encoded a protein with unknown function. On this basis, the project intends to further elucidate the mechanism of the SEM1 gene in photosynthate transport, providing a theory for the cultivating rice materials with high photosynthetic efficiency.
选育源强、库大、流畅的高光效的理想株型品种是水稻高产、稳产的重要保障。研究控制“源、库、流”性状的关键基因及其遗传机理,对高产水稻品种的选育具有重要的理论义。近年来,通过对水稻突变体研究,克隆了一大批控制叶型、穗型、粒状的关键基因,但目前对控制“源、库、流”的关键基因报道较少。蔗糖是高等植物光合作用的主要产物,也是光合同化产物从“源”到“库”的主要载体,这个过程包括蔗糖在源叶器官中的装载、长距离运输和在库器官中的卸载三个连续的阶段。韧皮部是光合同化物运输的重要通道,韧皮部糖的正常运输和精确分配,对植物正常的生命活动至关重要。以往关于同化物的研究多集中在植物源端的装载、库端的卸载已取得了较大的进展,而关于同化物在植物韧皮部的长距离运输却相对落后,缺乏比较系统的研究结果。本研究我们通过突变体的筛选获得两个叶片中淀粉积累异常的突变体sem1-1和sem1-2,通过图位克隆将sem1-1和sem1-2定位于同一位点,该位点编码胼胝质合成酶蛋白基因,并通过互补实验进行证实。通过蔗糖测定、基因表达分析、原位杂交、细胞学切片等实验,发现突变体韧皮部细胞数目减少,薄壁细胞和筛分子细胞壁加厚,是突变体蔗糖运输受阻的主要原因。本研究为进一步解析解析薄壁细胞作为光合产物运输过程中“缓冲池”的新机制,丰富水稻“源、库、流”性状的理论,培育高光效高产水稻提供了基因资源。
OsMOB1A-OsNDR1-OsCyclinC模块调控水稻粒重的分子机制解析
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批准号:32372152
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:路铁刚
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依托单位:
调控水稻耐涝FS1基因的图位克隆和功能解析
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批准号:31771884
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:路铁刚
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依托单位:
调控叶片厚壁细胞发育的RCD1基因功能解析
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批准号:31471166
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:路铁刚
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依托单位:
水稻花期调控基因OsEF1的克隆和功能研究
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批准号:31271697
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项目类别:面上项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2012
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负责人:路铁刚
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依托单位:
水稻反卷叶型基因OsOCU2、OsOCU3和OsOCU4的克隆及功能研究
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批准号:31071483
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2010
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负责人:路铁刚
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依托单位:
水稻胞质型抗坏血酸过氧化酶基因功能及其对育性的调控
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批准号:30771089
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项目类别:面上项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2007
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负责人:路铁刚
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依托单位:
水稻受体类激酶OsRLK50基因功能研究
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批准号:30671075
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2006
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负责人:路铁刚
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依托单位:
水稻受体激酶功能及其与环境信号分子的相互作用
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批准号:30340049
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2003
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负责人:路铁刚
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依托单位:
利用双链RNA诱导的基因沉默研究水稻转录因子的功能
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批准号:30270854
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2002
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负责人:路铁刚
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依托单位:
国内基金
海外基金