沙糖橘晚熟突变体果实中高水平游离IAA积累机制研究
批准号:
32072535
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
闫化学
依托单位:
学科分类:
果树种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
闫化学
中文摘要
前期研究发现沙糖橘晚熟突变粤农晚橘和已知由脱落酸和乙烯相关突变无关,而与高水平游离IAA相关,这是柑橘中从未报道过的晚熟机制。RNA seq研究发现突变体和对照果实中IAA合成和降解途径基因表达无差异,而编码催化结合态IAA生成的CsGH3.06蛋白基因表达量显著低于对照。本研究将采用基于DIA的蛋白质组学方法分析突变体和对照中IAA代谢途径的差异表达蛋白;测定两种果实中催化IAA生成限速酶YUC和降解关键酶IAAO和POD活性,明确酶活是否存在差异;研究突变体和对照果实的总蛋白提取物和CsGH3.06重组蛋白催化IAA-氨基酸结合反应速率的差异,分析CsGH3.06蛋白活性差异在游离IAA积累中的作用;未成熟沙糖橘果实中VIGS沉默CsGH3.06基因和草莓中过表达CsGH3.06基因,研究CsGH3.06在果实IAA积累中的作用。综合解析粤农晚橘果实中积累高水平游IAA的机制。
英文摘要
Previous studies showed that the late maturing phenotype of Yuenongwanju, a mutant of Shatangju (Citrus reticulate), is caused by mutations in neither ABA nor ethylene pathways, but caused by a previously unreported mechanism that results in a significantly higher level of free IAA in immature fruits. Results of RNA-seq showed that there was no significant differences in the expression of IAA synthesizing and degrading genes except that the CsGH3.06 gene, which encodes the key enzyme converting free IAA to IAA-conjugates, was significantly down-regulated in the fruits of the mutant as compared with that in normal shatanju fruits. In this proposed study, the mechanisms causing accumulations of free IAA will be thoroughly analyzed. Differentially expressed proteins involved in IAA metabolism pathways in the fruits between Yuenongwanju and control will be compared and identified by using the data-independent acquisition (DIA) proteomics. The activities of YUC, the rate-limiting factor in the auxin-biosynthetic pathway, and IAAO and POD, the two key enzymes for the degradation of IAA, will be determined in both the mutant and the control fruits to clarify if there would be a reduction in their activities. The activities of CsGH3.06 will be assayed for total protein extracts and for CsGH3.06 recombinant protein, to determine if there would be a difference between the enzymatic activities of both the mutant and the control. CsGH3.06 gene will be silenced by using VIGS in the immature green fruits, and will be over-expressed by using agrobacterium-mediated genetic transformation in strawberry to unravel the functions of the gene on accumulation of free IAA. Results of the proposed research should be enough to allow us to understand the mechanism underlying the high level free IAA in the green fruits of Yuenongwanju.
前期研究发现,沙糖橘晚熟突变体‘粤农晚橘’果实中积累的高水平游离IAA,外源IAA处理离体沙糖橘青果能够延缓果实转色,推测生长素IAA可能是调控柑橘果实成熟的负因子。为了解析‘粤农晚橘’果实中积累高水平游离IAA的原因,以及生长素IAA在柑橘果实成熟中的调控作用及机制,本项目利用RNA seq和DIA研究方法,鉴定‘粤农晚橘’和对照沙糖橘中的差异表达基因和差异表达蛋白,并通过体外和体内验证的方式开展相关研究。结果显示,‘粤农晚橘’和对照果实中的大量差异表达基因和差异表达蛋白注释在植物激素IAA和ABA代谢及信号转导途径、叶绿素代谢、类胡萝卜素代谢等途径中,说明IAA和ABA的合成以及它们的信号途径成员可能参与了‘粤农晚橘’果实晚熟性状的形成过程,且这两种激素信号途径也可能通过改变类胡萝卜素和叶绿素代谢相关基因的表达,来调控柑橘果实中的色素积累,继而影响果实的转色和成熟。基因表达研究表明,瞬时过表达柑橘YUC8基因能够显著增加离体果实中游离IAA的积累,可能是引起‘粤农晚橘’积累高水平游离IAA的关键因素之一,而形成结合物等过程可能不参与这一过程。针对生长素信号转导途径基因,我们首先克隆了RNA seq和DIA研究得到的差异表达基因,并在番茄中异源过表达、在离体柑橘青果中瞬时过表达和VIGS沉默表达,鉴定出GH3.06、Aux/IAA03、SAUR26和ARF21等基因均参与了柑橘果实的成熟和转色调控过程,改变这些基因的表达水平后,显著影响了柑橘果实中叶绿素和类胡萝卜素代谢相关基因的表达,以及色素的积累量,为解析IAA信号途径调控柑橘果实成熟和转色提供了直接的实验证据。
生长素响应因子CrARF21调控柑橘果实成熟的作用机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:闫化学
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依托单位:
抗性基因RPM1和RPS2与RIN4蛋白互作在广柑抗烟草疫霉菌中的作用机理
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2019
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负责人:闫化学
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依托单位:
半野生宽皮柑橘“广柑”抗烟草疫霉菌基因的发掘
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批准号:31601722
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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:闫化学
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依托单位:
国内基金
海外基金