荒漠植物梭梭幼苗期高温胁迫记忆基因挖掘与功能分析
批准号:
32060070
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
王波
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王波
中文摘要
梭梭是我国防风固沙和沙漠绿化首选物种,但梭梭幼苗对高温胁迫耐受力较差,阻碍了梭梭的推广利用。前期研究发现梭梭幼苗能够对首次高温胁迫锻炼产生“胁迫记忆”,从而对二次高温胁迫的耐受性增强,表明梭梭可能通过胁迫记忆获得高温胁迫适应性。由于目前对梭梭幼苗高温胁迫记忆的调控机制知之甚少,因此亟需挖掘梭梭幼苗期高温胁迫记忆基因并研究其功能。本项目利用转录组和蛋白组分析阐明梭梭幼苗高温胁迫记忆形成过程中基因在转录水平和蛋白水平的差异表达特征,并明确调控梭梭幼苗高温胁迫记忆形成的关键基因;选择3个高温胁迫记忆表达特征最明显,编码热激因子(HSFs)等转录因子的关键基因做为重点研究基因,研究这3个基因的启动子的甲基化修饰,及其蛋白在高温胁迫记忆中的功能和作用机制。本研究结果将扩展和加深对梭梭幼苗高温胁迫适应性形成机制的理解,有助于梭梭幼苗耐高温胁迫育种及作物种质改良。
英文摘要
Haloxylon ammodendron is the first choice species for windbreak and sand fixation and desert greening in China, but its seedlings have poor tolerance to high temperature stress, which hinders the popularization and utilization of H. ammodendron. Previous studies found that H. ammodendron seedlings can produce "stress memory" for the first time of heat stress training, thus enhancing the tolerance to the second time of heat stress, indicating that H. ammodendron may obtain the adaptability to heat stress through stress memory. At present, little is known about the regulation mechanism of heat stress memory in H. ammodendron seedlings, so it is necessary to explore the high temperature stress memory genes and study their functions. In this project, transcriptome and proteome analysis will be used to clarify the differential expression characteristics of genes at the transcription and protein levels in the process of memory formation of H. ammodendron seedlings under high temperature stress, and the key genes regulating the memory formation of H. ammodendron seedlings under heat stress will be identified. Three most distinctive heat stress memory key genes encoding transcription factors such as heat shock factors (HSFs) will be selected as the key research genes. Therefore, the methylation modification of the promoters of these three genes and the function and mechanism of their proteins in heat stress memory will be studied. The results of this study will expand and deepen the understanding of the formation mechanism of adaptability of H. ammodendron seedlings under high temperature stress, and contribute to the breeding of H. ammodendron seedlings under high temperature stress and the improvement of crop germplasm.
梭梭是我国防风固沙和沙漠绿化首选物种, 但梭梭幼苗对高温胁迫耐受力较差,阻碍了梭梭的推广利用。前期研究发现梭梭幼苗能够通过高温胁迫锻炼产生“胁迫记忆”,从而对二次高温胁迫的耐受性增强,表明梭梭可能通过胁迫记忆获得高温胁迫适应性。由于前期对梭梭幼苗高温胁迫记忆的调控机制知之甚少,因此本项目挖掘梭梭幼苗期高温胁迫记忆基因并研究其功能。本项目首先利用转录组和蛋白组联合分析阐明梭梭幼苗高温胁迫记忆形成过程中基因在转录水平和蛋白水平的差异表达特征,并明确梭梭幼苗高温胁迫记忆的重要调控基因有:①转录因子基因,包括HabZIP60、HaHsfA1e、HaHsfA2a、HaHsfA5等,②分子伴侣基因,包括14-3-3蛋白HaFT-1、HaFT-9等。对HaFT-1启动子、HaHsfA1e启动子和HaHsfA2a启动子功能的研究显示,这些启动子含有响应高温等非生物胁迫元件,高温胁迫锻炼降低了二次高温胁迫下启动子DNA甲基化水平,DNA甲基化酶可能参与启动子甲基化修饰。梭梭中HaFT-1、HaHsfA5、HabZIP60基因具有明显的高温胁迫记忆表达特征,对HaFT-1、HaHsfA5、HabZIP60基因功能的研究显示,这3个基因的过表达显著提高转基因拟南芥在二次高温胁迫下的叶绿素稳定性、脯氨酸含量、活性氧(ROS)清除能力和耐逆相关基因的表达水平,从而提高转基因拟南芥的二次高温胁迫耐受性。这些研究结果表明HaFT-1、HaHsfA5等热激因子、HabZIP60是高温胁迫记忆关键调控因子。本研究结果将扩展和加深对梭梭幼苗高温胁迫适应性形成机制的理解,有助于梭梭幼苗耐高温胁迫育种及作物种质改良。
高温胁迫交叉锻炼对梭梭幼苗耐旱性影响的分子机理研究
-
批准号:32360079
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:32万元
-
批准年份:2023
-
负责人:王波
-
依托单位:
梭梭14-3-3基因HaFT-1、HaFT-3、HaFT-9在梭梭幼苗适应荒漠地表高温胁迫中的作用机制
-
批准号:31760070
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:38.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:王波
-
依托单位:
国内基金
海外基金