杨树转录因子NF-YB21调节根系发育与抗旱生长的分子机制
批准号:
32071734
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
夏新莉
依托单位:
学科分类:
木材物理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏新莉
中文摘要
干旱胁迫下根系的发育调控对于植物生产力稳定性与环境适应至关重要,但是其分子机制仍知之甚少。我们前期在杨树中鉴定了一个新的调控根系发育的转录因子NF-YB21,干旱与ABA诱导其特异性在根中上调表达,过表达NF-YB21杨树根系生物量、根导管直径、根木质化程度、株高及总生物量都比对照显著增加,根系导水性与植株抗旱性大幅度提高;敲除突变体nf-yb21根系生长、导管发育和株高生长受到严重抑制,对干旱胁迫十分敏感。可见NF-YB21是干旱条件下杨树根系生长与木质部发育的重要调控因子,但是其作用分子机理还不清楚。本项目拟以WT与oxNF-YB21、nf-yb21株系为材料,运用分子遗传学、生物化学、细胞生物学、植物生理学以及多组学等手段深入揭示NF-YB21调控杨树根系生长、导管发育与抗旱生产力的分子机理及调控网络,鉴定调控途径的关键基因,为改良树木抗旱性与提高抗旱生产力提供理论依据和技术支持。
英文摘要
Root development under drought stress is crucial for plant productivity stability and environmental adaptation, but its regulatory molecular mechanisms are still poorly understood. Previously, we have identified a new transcription factor NF-YB21 regulating root development in poplar. Drought and ABA upregulated its expression specificity in the root. Compared with the control, overexpression of PdNF-YB21 in poplar significantly promoted root biomass, root vessel diameter, root lignification degree, plant height and total plant biomass. The root hydraulic conductivity and plant drought resistance were increased substantially in PdNF-YB21 overexpressing poplar; In contrast, the knockout mutant nf-yb21 exhibited inhibited the root growth, vessel development and plant height growth severely, and nf-yb21 was sensitive to drought stress. However, the molecular mechanism by which NF-YB21 regulates root growth and xylem vessel development is still unclear. Using molecular genetics, biochemistry, cell biology, plant physiology, and multiple omics means, the WT, oxNFYB21 and nf-yb21 poplars will be adopted as plant materials in this plan to further reveal the molecular mechanism of oxNFYB21 regulating poplar root growth, xylem vessel development and drought productivity, to reveal its regulatory network, and to identify the key genes in the pathway. Our research will try to provide theoretical basis and technical support for modified trees on drought resistance and drought productivity.
干旱胁迫下根系的发育调控对于植物生产力稳定性与环境适应至关重要,但是其分子机制仍知之甚少。项目以NF-YB21-FUS3-NCED3为切入点,系统研究其调控杨树根系生长与抗旱性的分子机制。PdNF-YB21调控根系ABA信号与IAA信号网络,并参与调控杨树根系丁香基木质素生物合成过程;过表达PdNF-YB21显著提高了根的硬度,提高了根中木质素含量和S/G比,提高了根中葡聚糖、木聚糖和木质素的含量,促进了根的生长;NF-YB21与PeFUS3互作,调节下游基因表达;PeFUS3表达可被ABA和干旱处理强烈诱导;在杨树84K中过表达PeFUS3能够正向调控侧根生长,并增强植物的耐旱性,而通过CRISPR/Cas9系统敲除PeFUS3的植株则表现出侧根生长受抑制和耐旱性减弱的表型;PeFUS3能够激活PIN2、PIN6a和AUX1的表达,在调节生长素运输中起关键作用,表明PeFUS3通过生长素信号传导调控侧根发育;此外,PeFUS3直接上调PePYL3的表达,增强干旱胁迫下根系ABA信号;过表达PePYL3的杨树植株表现出显著增强的耐旱性;此外,PeABF2作为一个响应ABA的转录因子,能够与PeFUS3相互作用并激活其转录,表明PeFUS3参与了ABA信号传导途径。PeFUS3是一个关键调控因子,通过调控生长素和ABA信号传导的交叉维持杨树根系生长,从而增强植物在干旱胁迫下的耐受性。NF-YC7的表达受到乙烯的调控,并在杨树木质部中表达,通过调控木质部细胞壁的厚度及木质素含量调控木材发育;PagNF-YC7负调控杨树的耐旱性;遗传学、生物化学与分子生物学证据显示PagNF-YC7与PagNF-YB12结合PagEIN3b,抑制PagEIN3b转录激活活性,从而抑制PagEIN3b下游靶基因PagERF6转录,参与乙烯信号转导过程。另外,克隆与鉴定了杨树PePYL4、PtmiR169o、PdEPFL6、PIP2;10、PeHSFA2、PagWRKY33等对抗逆性性状有重要功能的基因;其中转PeFUS3、PYL4等基因杨树申请获得国家林草局行政许可,进入田间试验开展生物育种研究,以期培育抗旱杨树新品种。
SC35介导PtobZIP49选择性剪接调控杨树抗旱性的分子机制
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批准号:32572009
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:夏新莉
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依托单位:
GATA转录因子成员调控杨树抗旱生长的分子机制
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批准号:31770649
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项目类别:面上项目
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资助金额:61.0万元
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批准年份:2017
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负责人:夏新莉
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依托单位:
胡杨peu-miR129及其靶基因调控杨树干旱胁迫适应性的分子机制
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批准号:31270656
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项目类别:面上项目
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资助金额:83.0万元
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批准年份:2012
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负责人:夏新莉
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依托单位:
NF-Y基因家族调控杨树抗旱和水分利用效率性状的分子机制
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批准号:30972339
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2009
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负责人:夏新莉
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依托单位:
调控荒漠植物沙冬青抗逆性的钙信号传导分子机制
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批准号:30571472
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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:夏新莉
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依托单位:
国内基金
海外基金