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基于多组学的谷子后熟米色变化机制研究

批准号:
32070366
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李红英
依托单位:
学科分类:
植物资源保护与利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李红英

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
米色是评价黄色小米品质重要指标,小米的黄色主要成分是类胡萝卜素。我们前期研究发现谷子后熟过程中小米米色及类胡萝卜素含量变化较大,而且品种间差异也比较大,说明后熟过程对小米米色形成有着重要的作用。因此,本研究拟对300份中国谷子核心种质资源后熟过程中的米色和类胡萝卜素含量变化进行分析,筛选出变化模式不同的品种或种质,分析其不同时期转录组、代谢组、蛋白组变化特征,利用多组学联合分析手段探索基因表达、代谢物积累与后熟米色变化的关系。将后熟米色性状数据与种质资源全基因组序列进行全基因组关联分析,结合功能注释与转录组中相关基因的表达模式以及多组学代谢通路富集信息,确定候选基因。构建候选基因过表达转基因载体及基因编辑载体,验证候选基因与谷子后熟米色的关系,探索候选基因作用机制。从而发掘后熟米色优异等位变异基因,拓展对谷子类胡萝卜素代谢机制的认知,为谷子品质分子育种及优质小米生产奠定基础。
英文摘要
Millet color is an important indicator to evaluate the quality of yellow foxtail millets, and the main components of the yellow color are carotenoids. Our preliminary results showed that the millet color and carotenoids content varied considerably at certain stages after harvest, the differences among varieties were large as well, indicating that post-harvest plays a crucial role in the development of the millet color. Based on these discoveries, we propose to investigate a population of 300 accessions from the Chinese core collection of foxtail millet germplasm resources, for the changes in the millet color and carotenoids content during post-harvest stages, to screen for varieties or germplasms with different change patterns. The characteristics of transcriptome, metabolome and proteome at different stages would be analyzed, and the relationship between gene expression, metabolites accumulation and the millet color variance at different post-harvest stages would be explored by using multi-omics analysis. A genome-wide association study would be conducted on the post-harvest millet color data and the whole genome sequence of the germplasm resources, and candidate genes are to be identified by combining functional annotation, the expression pattern of related genes in the transcriptome and enriched metabolic pathways from multi-omics. Over-expression transgenic vector and gene editing vector of candidate genes would be constructed to transform foxtail millet and verify the relationship between candidate genes and the millet color, and to explore the mechanisms of candidate genes. It is expected that this study would identify allelic variants useful to breeding, add to the understanding of carotenoids metabolism mechanism in foxtail millets, and lay the foundation for the molecular quality breeding of foxtail millet and production of high quality millets.
米色是评价黄色小米品质的重要指标,后熟过程对小米米色形成有着重要的作用。通过对187份谷子种质连续两年分析,发现米色b值、粉末色b值和类胡萝卜素含量在后熟过程中存在显著差异,并通过全基因组关联分析定位了相关候选基因。对6个代表性品种,分析其类胡萝卜素各组分变化趋势,发现叶黄素和玉米黄质是影响米色的主要成分。代表性品种籽粒灌浆期间转录组测序分析揭示了小米类胡萝卜素合成与降解相关基因的差异表达,品种B99在后熟过程中类胡萝卜素合成量较高且降解较少,是其后熟米色加深的关键。通过多组学联合分析,发现类胡萝卜素降解途径相关基因SiCCD9和SiZEP1的差异表达可能是导致不同品种后熟米色性状差异的主要原因。本研究揭示了中国谷子核心种质资源后熟过程中小米颜色性状的变化规律,并筛选出后熟米色品质性状具有显著差异的代表性品种;通过多组学联合分析,挖掘了影响谷子后熟米色性状的关键基因,初步揭示了其在米色变化中的作用,为深入解析谷子后熟过程中米色变化的分子机制以及米色分子育种奠定了基础。
肽基-tRNA水解酶SiPTRH2介导的谷子后熟籽粒类胡萝卜素代谢的分子机制
  • 批准号:
    32570456
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    李红英
  • 依托单位:
小米类胡萝卜素积累的分子机制研究
  • 批准号:
    31771810
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李红英
  • 依托单位:
小米食味品质性状的全基因组关联分析与优异食味品质资源发掘
  • 批准号:
    31471556
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李红英
  • 依托单位:
拟南芥mRNA腺苷甲基化酶对基因表达的调控机制
  • 批准号:
    31171181
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李红英
  • 依托单位:
国内基金
海外基金