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杨树生长调节因子GRF11b调控分枝发育的机理研究

批准号:
32101487
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:
王锦楠
依托单位:
学科分类:
木材物理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王锦楠

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
基于前期杨树分枝发育QTL定位和表达结果表明,PtGRF11b可能参与杨树的分枝发育调控,但其调控机理还不清楚。PtGRF11b是生长调节因子(Growth-Regulating Factor, GRF)基因家族成员,编码一类植物特有的转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要调控作用。因此,本项目拟围绕PtGRF11b调控杨树分枝发育的分子机理这一科学问题,采用细胞生物学、分子生物学、生物化学等技术与办法,以白杨1号为对象,重点研究:1)PtGRF11b在分枝发育中的组织表达模式;2)创制mPtGRF11b-OE和PtGRF11b-KO等转基因材料,分析其在分枝发育中的生物学功能;3)通过RNA-seq和ChIP-seq等分析PtGRF11b调控的下游靶基因,阐明PtGRF11b调控分枝发育的分子机制。预期研究结果将丰富木本植物分枝发育的理论研究,为林木优质遗传改良提供理论基础与候选基因。
英文摘要
Based on the QTL and expression results of poplar branch development, PtGRF11b may be involved in the regulation of poplar branch development, but the regulation mechanism is still unclear. PtGRF11b is a member of the Growth-Regulating Factor (GRF) gene family. It encodes a type of plant-specific transcription factor and plays an important regulatory role in the growth and development of plants. Focusing on the molecular mechanism of GRFs involved in branching development of woody plants, this project adopts cell biology and molecular biology techniques, with Populus Leucopyramidalis 1 as the object, and focuses on the following aspects: 1) the expression pattern of PtGRF11b was determined by GUS staining and in situ hybridization; 2) The biological function of PtGRF11b in branching development was analyzed by creating transgenic materials with mPtGRF11b-OE (with mutations in the miR396 target site) and PtGRF11b-KO(PtGRF11b CRISP knock out); 3) The downstream regulatory target genes of PtGRF11b were analyzed by RNA-seq and ChIP-seq to elucidate the molecular mechanism of PtGRF11b regulating branching development. It is expected that the research results will enrich the theoretical research on branching development of woody plants and provide theoretical basis and candidate genes for genetic improvement of high quality trees.
分枝发育是木本植物株型形成的重要基础,木本植物的分枝发育是一个复杂的动态过程,受到环境、遗传和激素等多个因素的影响,对其机理的解析仍需要大量的研究。课题组前期的分枝相关表型的QTL定位分析中发现,PagGRF11b可能参与杨树分枝发育的调控。本研究以银腺杨(84K)为材料,克隆并获得PagGRF11b基因,并分析了其在腋芽萌发过程中的表达模式;通过创制PagGRF11b突变体杨树,阐明了PagGRF11b在杨树分枝发育过程中的功能;通过RNA-seq和DAP-seq筛选到独角金内酯生物合成相关基因PagD27为PagGRF11b的靶基因;通过酵母双杂交文库筛选到一个PagGRF11b的互作蛋白,PagRVE6;解析了PagGRF11b在杨树分枝发育中的分子机制,研究结论如下:.腋芽萌发过程中的表达模式分析发现,PagGRF11b随着腋芽的萌发其表达量逐渐升高,同时独角金内酯可以显著诱导PagGRF11b的表达。PagGRF11b遗传转化杨树,发现PagGRF11b的转基因突变体株系表现为促进腋芽萌发,分枝增加的表型。随后的酵母双杂交和荧光素酶互补实验表明PagGRF11b可以与萌发相关基因PagRVE6互作,共同调控杨树分枝发育。转录组分析显示,部分独角金内酯生物合成和信号转导的基因在突变体株系中下调表达,KEGG富集分析发现差异表达基因主要富集在植物激素信号转导通路中。DAP测序鉴定了3个富集的基序,最富集的基序是GGG[G/T]GT[G/A][G/A]TGGTGG[T/G],随后通过RNA-seq和DAP-seq联合分析我们确定了一个独角金内酯生物合成相关基因,PagD27为PagGRF11b的直接靶基因,同时我们利用酵母单杂交和转录激活实验验证了PagGRF11b可以激活PagD27的表达,并且PagRVE6可以显著的增强PagGRF11b对PagD27的激活作用。
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