课题基金 / 基金详情

OsDTRF1基因调控陆稻陆生适应性的分子和生理机制研究

批准号:
32060474
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
黄立钰
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄立钰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
栽培稻长期进化分别形成了适应水生和陆生的生态种,水稻和陆稻。项目前期利用群体遗传学、比较和进化基因组学鉴定到陆稻生态型分化基因OsDTRF1,该基因响应ABA信号和干旱胁迫差异表达,过表达OsDTRF1可以提高水稻抗旱性,增强植株的旱地适应能力,并鉴定到2个与OsDTRF1互作的bHLH转录因子蛋白OsIRO2和OsIRO3,暗示OsDTRF1通过调控铁离子的吸收和转运介导陆稻的陆生适应性,但OsDTRF1如何发挥陆生适应性调控功能的分子和生理机制尚不清楚。本项目拟在已有工作基础上,明确OsDTRF1介导铁离子吸收/转运和陆生适应性的调控功能;解析OsDTRF1与OsIRO2、OsIRO3互作调控的下游通路等分子机制,揭示铁离子参与植株陆生适应性调控的生理机制,最终阐明OsDTRF1介导陆稻陆生适应性进化的作用机制。研究成果将为水稻耐旱种质资源创新和新品种培育提供新的基因资源和功能标记。
英文摘要
Cultivated rice has evolved for long time to form both aquatic and terrestrial ecological species, irrigated rice and upland rice, respectively. To better facilitate drought-resistance breeding in rice, it is of great importance to identify drought tolerant germplasms and genes. In our previous study, an upland rice ecotypic differentiation gene OsDTRF1 was identified using population genetics, comparative and evolutionary genomics approaches. Results indicated that OsDTRF1 was significantly differential expressed in response to ABA signal and drought stress, and overexpressing OsDTRF1 could improve the drought resistance and aerobic adaptation in rice. Two bHLH transcription factor proteins, OsIRO2 and OsIRO3, were preliminarily screened and verified to interact with OsDTRF1, suggesting that OsDTRF1 might also play a role in Fe2+ absorption and transport. However, the molecular and physiological mechanisms of OsDTRF1 in drought resistance and its roles in population differentiation between the irrigated and upland rice remained unclear. Based on our previous studies, the aims of this project are further to verify the biological function of OsDTRF1 in regulating drought resistance and aerobic adaptation, to study different heterodimers formed by OsDTRF1, OsIRO2 and/or OsIRO3, and their downstream regulatory pathways. Furthermore, the physiological mechanism of Fe2+ participating in drought resistance and aerobic adaptation of plants will be clarified. The results of this study would provide theoretical basis for better understanding the molecular foundation and mechanisms of OsDTRF1 in regulating the adaptability of upland rice to aerobic environment, and offer new genes and markers for rice drought-resistance breeding.
作物适应性与产量的平衡是当前生命科学研究的前沿和热点,研究陆稻陆生适应性进化与人工驯化的双重选择机制,发掘陆稻适应性和产量关键耦合基因资源,对培育节水抗旱稻或高产陆稻至关重要。本项目明确了OsDTRF1通过调节铁离子的吸收与转运介导植株抗旱性的功能,结合抗旱生理指标和转录组测序解析了OsDTRF1通过介导体内氧化还原平衡(如SOD、POD等)来应对旱胁迫的下游调控通路;另外,研究还发现,该基因可以促进水稻单株产量,推测该基因通过调控铁离子稳态和叶绿素合成促进光合作用来增加产量,展现了其在抗旱高产育种中的应用价值和应用潜力。遗传多样性和单倍型分析显示,OsDTRF1启动子单倍型1(Hap1)为陆稻特异优势单倍型,在陆稻中受到强烈选择,并开发了陆稻特异Hap1优势单倍型分子标记,为水稻耐旱种质资源创新和新品种培育提供了新的基因资源和功能标记。利用OsDTRF1启动子DNA亲和层析偶联质谱方法筛选到多个上游调控因子,其中OsbHLH59作为该基因上游调控因子,部分依赖OsDTRF1基因调控水稻生长发育和抗旱性的权衡,进一步解析了ABA依赖的干旱诱导的OsbHLH59选择性剪切平衡植株生长和抗旱性的新机制,为可变剪切在驱动基因功能多样化来平衡水稻生长发育(产量)和抗旱性方面提供了新视角。本项目还解析了SD1介导的株高调节和OsNCED2介导的根系发育等株型调控在陆稻适应性进化中的重要作用,展示了水稻平衡产量和抗旱性的遗传和分子调控机制,体现了生物学和农学学科的交叉融合;在实践应用上为作物高产和抗逆协同改良提供理论支撑和新基因资源,为其他作物的抗逆高产协同改良提供了范式研究。
OsTb2表达调控介导陆稻籽粒产量形成的人工选择机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    黄立钰
  • 依托单位:
ABA合成关键基因Nced介导陆稻根系发育调控的功能研究
  • 批准号:
    31601274
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    黄立钰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金