课题基金 / 基金详情

羽毛针禾对其根鞘核心微生物组的遗传塑造作用及调控机制

批准号:
32060145
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
马磊
依托单位:
学科分类:
基因组学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马磊

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
羽毛针禾是优良的固沙先锋植物,具有抗旱、耐风蚀等适应流动沙丘的特征和丰富的抗逆基因资源。如何科学利用羽毛针禾防沙治沙,已成关注点。然而,羽毛针禾与其根鞘微生物组的互作机制,仍然匮乏。.本组前期关联了羽毛针禾基因组变异与根鞘微生物组的多样性(mGWAS),发现宿主遗传影响力已深入微生物组的进化历程,提出“宿主遗传变异塑造了核心微生物组”的科学假设。然而,其中深层的遗传效应及调控机制,几为空白。.本项目预以前期mGWAS的关联效应为基础,深入解析羽毛针禾塑造其根鞘核心微生物组的加性、显性、隐性、上位等遗传效应;进而,在羽毛针禾基因组上,定位微生物组数量性状基因座(mQTL),鉴定紧密连锁基因,挖掘宿主调控微生物组的分子通路;最后,阐明可遗传的核心微生物组,揭示羽毛针禾对其根鞘核心微生物组的遗传塑造作用及调控机制,为荒漠治理,为以增强微生物(群)性状为方向的农业可持续发展,提供新思路和新靶点。
英文摘要
Stipagrostis pennata is an excellent sand-fixing plant. It has the drought and wind-erosion resistance which helps it to adapt to the mobile dunes, and it is rich in the gene resources of stress resistance. How to use Stipagrostis pennata scientifically has become the focus of sand-fixing work. However, the interaction mechanism between Stipagrostis pennata and its rhizosheath microbiome remains to be elucidated...In the preliminary work of our group, we analyzed the association between the genomic variation of Stipagrostis pennata and the diversity of its rhizosheath microbiome (mGWAS). We concluded that the genetic influence of the host has penetrated into the evolution of the microbiome, so we proposed the hypothesis that "host genetic variation shapes the key microbiome". However, detail genetic effects and regulatory mechanisms of the hypothesis are uncharted...Based on the association results from the previous mGWAS work, we will further analyze the genetic effects, such as additive, dominant, recessive, and epistatic effects, of Stipagrostis pennata on the key microbiome in its rhizosheath. We will then locate the microbiome quantitative trait locus (mQTL) in Stipagrostis pennata's genome and identify genes closely linked to the mQTL. We will explore the molecular pathways of the host to regulate the microbiome. Finally, we will identify the key heritable microbiome and reveal the genetic effect and regulation mechanism of Stipagrostis pennata on shaping the key microbiome in its rhizosheath. We hope to provide novel targets and ideas for the desert control and the sustainable development of agriculture focused on enhancing microbial (group) traits.
为了探索羽毛针禾在荒漠环境中与根际微生物的共生机制,本研究以羽毛针禾基因组变异与根鞘微生物组的关联为纽带,探究了植物与根际微生物的互作效应,解析了植物表型、遗传、环境因素与微生物群落的相互作用。首先,我们通过在古尔班通古特沙漠广泛收集土壤理化数据、表型信息和微生物组数据,发现根鞘与根围土壤在理化特性上存在差异,并且微生物群落的多样性及丰度与环境因子紧密关联,根鞘和根围土壤的微生物群落在放线菌、拟杆菌、酸杆菌和绿弯菌等菌群的丰度上存在显著差异。继而,通过表型性状多样性分析,发现羽毛针禾在沙漠环境中表现出丰富的遗传变异;转录组分析表明,氮代谢、光合作用和类固醇激素合成等过程在不同生长阶段对适应荒漠环境具有重要意义。此外,通过混合线性模型分析,发现宿主遗传变异对根鞘微生物群落具有塑造作用,进而我们定位了与宿主基因组相关的微生物组数量性状基因座(mQTL)和基因表达数量性状基因座(eQTL),一些基因座位于基因编码区和转录调控区,表明宿主基因与微生物群落之间存在密切的遗传关联,并且宿主遗传变异、微生物群落和环境因素之间存在复杂的交互作用。最后,通过将mQTL作为锚点,并结合宿主基因组数据,本研究揭示了调控根鞘微生物群落的关键遗传位点、基因及潜在的通路,这些发现不仅为植物—微生物相互作用的遗传机制提供了见解,也为未来的农业改良和生态恢复提供了重要的理论支持和实践指导。本项目资助发表SCI论文7篇,培养博士生2名、硕士生6名和本科生5名,其中2名硕士论文被评选为石河子大学优秀硕士论文。
应用CPR改进基因共表达网络探究反式剪接的调控因子及机制
  • 批准号:
    31860308
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    马磊
  • 依托单位:
基于GBS-RNA-seq整合组学解析羽毛针禾基因组变异与沙生适应性的关系
  • 批准号:
    31560310
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    马磊
  • 依托单位:
基于猪生殖系统研究嵌合RNA的形成新机制及其繁殖调控功能
  • 批准号:
    31272416
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    马磊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金