多倍体进化过程中棉花幼苗下胚轴向光弯曲的调控机制解析
批准号:
32070262
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张骁
依托单位:
学科分类:
植物光合与固氮
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张骁
中文摘要
单侧蓝光诱导的下胚轴向光弯曲,有助于优化幼苗的生长取向,以获得合适的光捕获,对幼苗的破土和形态建成意义重大。该反应由向光素介导的信号途径所调控,但由于蓝光受体的功能冗余性和不同植物的特异性,该信号途径细节仍存在很多未知,尤其是在多倍体作物中,不同品种(尤其是二倍体种和多倍体种)对蓝光的响应机制、在多倍体进化中的选择机制仍不清楚。本项目聚焦棉花这一重要经济作物,前期研究发现单侧蓝光可诱导不同棉种产生差异向光弯曲表型,棉花下胚轴向光弯曲可能主要受D亚基因组基因控制,DNA甲基化对该过程基因偏好表达起重要作用。在此基础上,本项目拟综合多种技术手段,探究三个棉种差异响应不同光照的生理学、细胞学基础,解析多倍体进化过程中不同棉种向光性差异的调控机制,并克隆陆地棉下胚轴向光弯曲核心调控基因,评估其生产潜力,从而为棉花幼苗光适应和光能高效利用提供新的视野,为棉花生产和育种提供理论指导和基因资源。
英文摘要
Blue light-induced hypocotyl phototropism plays a critical role in seedling morphogenesis via optimizing their growth orientation and facilitating the proper light capture. This adaptive response is fine-tuned by the phototropins-mediated signaling pathway. However, the regulatory mechanism of hypocotyl phototropism remains far from fully understood due to the redundancy of blue light receptors and the specificity among different species. Especially in polyploid crops like cotton, the blue light-response characteristics between diploid and tetraploid species, and the selection signatures during cotton domestication remain obscure. Previously, the applicant investigated the seedling phenotype of three cotton species (Gossypium hirsutum, G. arboretum, and G. raimondii) exposed to single-direction light of different qualities, and found that blue light, the key inducer of the phototropism, can lead to differential hypocotyl bending among three species. The follow-up transcriptomic and DNA-methylomic analysis revealed that the hypocotyl bending in G. hirsutum is mainly controlled by blue light responsible genes from Dt sub-genome originating from G. raimondii. In this project, the applicant will focus on the hypocotyl phototropism in cotton, and explore the underlying mechanism about how the distinct light-response raise up during diploid-to-tetraploid evolution. Moreover, the applicant will clone several key regulatory genes from G. hirsutum, evaluated their applicant potential, and construct the multi-genes modulatory networks. This project will provide new insights into the adaptation and efficient utilization of light in cotton seedlings, thus guiding cotton breeding and cultivation.
单侧蓝光诱导的下胚轴向光弯曲反应,对幼苗的存活形态建成至关重要,但其在多倍体作物中的调控机制仍知之甚少。本项目围绕“多倍体进化过程中不同光照对不同棉种向光性的差异影响及调控机制”这一科学问题, 以二倍体亚洲棉(Gossypium arboretum, Ga, A2A2)、雷蒙德氏棉(G. raimondii, Gr, D5D5, n=13)和四倍体栽培种陆地棉(G. hirsutum, Gh, A2A2D5D5)为研究对象,综合多种技术手段,按计划揭示了不同光质对棉花幼苗光形态建成的重要调控作用,阐明了三个棉种幼苗光形态建成方面的显著差异,揭示了这些差异产生的转录组基础,绘制了三个棉种响应不同光照的全基因组DNA甲基化景观,剖析了DNA甲基化这一重要表观遗传机制对不同棉种下胚轴向光性的关键调控作用,挖掘了陆地棉下胚轴向光弯曲反应的核心调控基因,构建其多基因互作网络,创制了核心调控基因的棉花转基因材料并进行功能验证和机制解析。上述结果为深入解析揭示多倍体化过程中不同棉种下胚轴向光性差异调控机制、填补棉花光响应机制的知识缺失、通过光遗传学和分子育种手段改良提升棉花光利用效率提供基因资源和理论支撑。
拟南芥SDM1调节脂肪酸在幼苗子叶气孔定位抵御水涝的机制分析
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批准号:31870272
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张骁
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依托单位:
拟南芥P1SA1/2调控PHOT1应答强蓝光抑制下胚轴向光弯曲机制分析
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批准号:31670289
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张骁
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依托单位:
NOA1调控水杨酸诱导的拟南芥根波动生长机制分析
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批准号:31170271
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张骁
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依托单位:
一氧化氮调控向光素介导的拟南芥下胚轴向光弯曲反应机制
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批准号:30871300
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项目类别:面上项目
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资助金额:31.0万元
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批准年份:2008
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负责人:张骁
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依托单位:
ABA和H2O2/NO调控保卫细胞蓝光信号转导机制分析
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批准号:30570964
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2005
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负责人:张骁
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依托单位:
H2O2和NO在ABA诱导气孔关闭中的作用
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批准号:30270689
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2002
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负责人:张骁
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依托单位:
国内基金
海外基金