MdFLP及其上游调控蛋白响应重力信号调控苹果自根砧不定根GSA形成研究
批准号:
32072520
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
沈向
依托单位:
学科分类:
果树生理与栽培学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈向
中文摘要
苹果是我国农业支柱产业之一,自根砧木是目前高标准建园的首选项。但是自根砧不定根为茎源根系,无主根,分布浅,适应性和抗性均较差,在我国干旱瘠薄果园中表现欠佳,主要原因在于自根砧不定根向重力性定点角(Gravitropic set-point angle,GSA)的发育与实生砧有较大的差异。.采用我们选育的不同GSA苹果自根砧优系作为试验材料,利用不同GSA的苹果自根砧优系根系转录组测序分析和酵母单杂交、GUS瞬时表达、EMSA等生化技术已经验证MdFLP是调控苹果自根砧不定根GSA形成的关键调控因子,然而在苹果自根砧不定根GSA形成过程中,MdFLP及其上游调控蛋白MdARF19如何响应重力信号,表达影响苹果自根砧不定根IAA的分布进而调控GSA的形成尚不清楚,因此解析MdFLP调控苹果自根砧不定根GSA形成的生化、分子机理,以期为苹果自根砧分子设计育种提供理论基础及技术支持。
英文摘要
Apple is one of the mainstay industries of agriculture in China. However, the adventitious roots of self - rootstock are stem source roots, no principal roots and shallow distribution, poor adaptability and resistance, and display poor performance in dry barren orchards in China. The main reason is that the development of adventitious roots Gravitropic Set-point Angle (GSA) has a big difference comparing with seedlings..With our selection of different GSA apple self-root stock as test materials, using different GSA apple self- root stocks for transcriptome sequencing analysis and yeast single hybridization, GUS transient expression, EMSA we prove that MdFLP is the key regulatory factors for the formation of adventitious roots GSA, however, in the course of the adventitious roots GSA evolution, we still do not verify that MdFLP and its upstream regulatory protein( MdARF19) response gravity signal, adjust distribution of IAA and control the formation of the GSA. Therefore, the biochemical and molecular mechanism of MdFLP regulating the formation of GSA in adventitious roots of apple self-root stock will be analyzed, so as to provide theoretical basis and technical support for molecular design and breeding of apple self-root stock.
我国苹果栽培规模居世界之首,但果园存在园相不齐、果实风味不佳等问题,发达国家广泛采用的苹果自根砧苗木虽矮化易成花、产量品质佳,可其根系浅、固地性差,在我国干旱瘠薄土壤表现欠佳,原因是根系向重力性定点角(GSA)偏大,因此,选育适合我国国情的深根型苹果自根砧意义重大。本项目以自研深根型苹果自根砧优系为核心,开展三方面研究:1)MdFLP决定自根砧不定根GSA调控过程的分子机理。利用回转器模拟微重力,发现微重力诱导MdFLP等基因表达,影响不定根向重力性与生长素含量;证实MdFLP依赖MdPIN3和MdPIN10并借助重力信号调控不定根GSA;MdARF19通过结合MdPIN7启动子或激活MdFLP影响MdPIN3和MdPIN10表达来调节GSA;2)SnRK1-bZIP63-ARF19信号调控苹果自根砧侧根GSA改变机制。4个不同GSA苹果自根砧优系的MdCPRF2、MdARF19与已知基因高度同源;定位于细胞核且含特定结构,MdARF19三级结构更复杂;MdCPRF2在根中表达量高,MdARF19在深根型根系高表达;外源生长素、微重力、短暂暗处理均可诱导MdCPRF2表达;过表达MdCPRF2使苹果优系不定根GSA减小、拟南芥初生根和侧根增加,且重力信号参与调控;3)MdFLP调控苹果自根砧干旱胁迫抗性机理。深根型9-26比浅根型8-24抗旱性强,MdFLP在9-26不定根中表达量高,表明参与抗旱;干旱应答基因MdWRKY40等在不同根型不定根中表达量有差异,MdERF6和MdZAT10在9-26中响应PEG胁迫;转基因35S::MdFLP抗旱,MdFLP-RNAi不抗旱,MdFLP通过MdNAC019间接调控MdERF6和MdZAT10响应干旱胁迫。本项目既深化植物根系GSA形成理论,扩展MdFLP功能研究,又为我国苹果深根型自根砧分子设计育种提供理论基础及技术支持。
国内基金
海外基金