转录因子COAT1和OsALDH2B1调控水稻耐冷信号通路及其协同机制研究
批准号:
32100257
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
卢学丹
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
卢学丹
中文摘要
低温胁迫对水稻产量造成重大威胁。水稻耐冷性遗传机制研究有助于耐冷种质资源选育,保障国家粮食安全。项目前期工作发现了一个水稻新基因COAT1 (Cold Tolerance Related Transcription Factor 1),正调控耐冷性;其编码蛋白具备转录因子特征并与另一转录因子OsALDH2B1直接互作;二者的基因表达均受低温诱导。本项目拟在此基础上:1)明确COAT1与OsALDH2B1各自的上游调控因子以及下游结合的关键耐冷靶基因,解析各自的低温应答通路;2)分析COAT1与OsALDH2B1蛋白互作对共同耐冷靶基因调控的影响,包括互作对转录因子核内累积的影响、对转录因子与共同靶基因DNA结合能力的影响、对转录活性的影响;3)阐明COAT1、OsALDH2B1、共同靶基因三者遗传关系。本项目的实施将揭示冷胁迫调控通路间的互作效应,并为水稻耐冷品种选育提供基因资源。
英文摘要
Low temperature stress is a major threat to rice yield. The research on the genetic mechanism of cold tolerance in rice is helpful for breeding cold tolerant germplasm resources and ensuring national food security. A new rice gene COAT1 (Cold Tolerance Related Transcription Factor 1) was revealed to regulate cold tolerance in our previous study; its encoded protein has the characteristics of transcription factor and interacts directly with another transcription factor OsALDH2B1; the gene expression of both genes is induced by low temperature. In this project, we will: 1) identify the upstream regulatory factors and downstream key cold-related target genes of COAT1 and OsALDH2B1, and analyze their respective cold response pathways; 2) analyze the effects of COAT1-OsALDH2B1 protein interaction on the regulation of their shared target genes, including the effects of interaction on the nuclear accumulation of transcription factors, DNA binding ability of transcription factors, and transcription activity; 3) clarify the genetic relationship among COAT1, OsALDH2B1 and common target genes. The implementation of this project will reveal the interaction between independent cold stress regulatory pathways, and provide gene resources for breeding cold tolerant rice varieties。
低温胁迫对水稻产量造成重大威胁。水稻耐冷性遗传机制研究有助于耐冷种质资源选育,保障国家粮食安全。项目前期工作发现了一个水稻新基因COAT1 (Cold Tolerance Related Transcription Factor 1),正调控耐冷性;其编码蛋白具备转录因子特征并与另一转录因子OsALDH2B1直接互作;二者的基因表达均受低温诱导。本项目拟在此基础上:1) 明确COAT1与OsALDH2B1各自的上游调控因子以及下游结合的关键耐冷靶基因,解析各自的低温应答通路;2) 分析COAT1与OsALDH2B1蛋白互作对共同耐冷靶基因调控的影响,包括互作对转录因子核内累积的影响、对转录因子与共同靶基因DNA结合能力的影响、对转录活性的影响;3) 阐明COAT1、OsALDH2B1、共同靶基因三者遗传关系。目前已开展了ChIP-seq对COAT1下游靶基因进行预测和分析,并结合COAT1突变体、OsALDH2B1突变体的转录组学分析预测了下游靶基因;完成了COAT1、OsALDH2B1响应低温的生理机制,特别是对于ROS代谢的影响;进行了二者遗传关系分析。结果表明全长及失去线粒体定位信号肽的OsALDH2B1均具有正调控耐冷性的功能;COAT1和OsALDH2B1两个基因均可以通过抑制低温胁迫下水稻体内ROS的过量累积、减少细胞通透性来促进耐冷性;COAT1的N端赋予其转录激活能力,可能通过中间结构域与OsALDH2B1互作;OsALDH2B1的第75-197个氨基酸为OsALDH2B1与COAT1△N结合的区域;OsALDH2B1与COAT1在细胞核互作形成核斑点;两个基因在调控耐冷性的过程中具有加性效应。本研究揭示了COAT1与OsALDH2B1协同介导的一条新的耐冷调控通路,为耐冷水稻种质资源创制提供了基因资源和理论基础。
杂交水稻恢复系中低温胁迫与昼夜节律共同调控基因表达的研究
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批准号:2019JJ50228
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2019
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负责人:卢学丹
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依托单位:
国内基金
海外基金