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转录因子LcEIL2/3调控荔枝果实脱落机制研究

批准号:
32072514
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李建国
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:
李建国

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
EIN3/EIL是乙烯信号传导途径的关键转录因子,至今尚无EIN3/EIL转录调控器官脱落机制方面的报道。针对荔枝生产中存在的严重落果问题,本项目拟从EIN3/EIL转录因子直接调控细胞壁水解酶下游靶基因和反馈调节乙烯生物合成途径的新视角,来揭示乙烯调控器官落果分子机制。前期工作已初步筛选出与荔枝果实脱落相关的EIN3/EIL转录因子2 个(LcEIL2/3)及其候选靶基因12个。先通过比较分析落果程度不同品种间、同一品种不同促进和抑制落果处理间等对比样品中LcEIL2/3转录因子及其候选靶基因表达及细胞壁水解酶活性等生理指标变化,验证LcEIL2/3及其候选靶基因与落果关系;后采用EMSA等DNA-蛋白互作技术,确定LcEIL2/3调控的下游靶基因,并通过异源转基因和VIGS技术,双向验证LcEIL2/3在荔枝果实脱落中的功能。研究结果为理解器官脱落分子机制和改进荔枝防落措施提供新依据。
英文摘要
Phytohormone ethylene is a strong organ abscission stimulator. However, as the important transcription factor of ethylene signal transduction pathway, the role of EIN3/EIL is still unclear during organ abscission. Litchi (Litchi chinensis Sonn.), as the important and specific tropical fruit crop, has severe fruit abscission. Therefore, this project will explore the molecular regulatory mechanism of ethylene, focusing on EIN3/EIL TFs directly regulating the cell wall remodeling genes and ethylene biosynthesis genes. Based on previously study, two EIN3/EIL TFs (LcEIL2 and LcEIL3) and twelve target genes (seven cell wall remodeling genes and five ethylene biosynthesis genes) are identified to be involved in litchi fruitlet abscission. We plan to perform different promoting and inhibiting fruit abscission treatments in same cultivar and compare different cultivars with different degree of fruit drop under normal condition. Then, analyzing the expression of LcEIL2/3 and the target genes, the production of ethylene, and the activity of cell wall hydrolase during above-mentioned treatments aim to identify the role of LcEIL2/3 and target genes during litchi fruitlet abscission. Further, ectopic gene transformation, VIGS, EMSA and other experiments will be performed to examine the function and the molecular regulatory mechanism of LcEIL2/3. Collectively, the results will provide new insights and evidences for exploring the molecular mechanism of organ abscission in plants and improving measures to reduce fruit abscission in litchi.
大量研究表明乙烯是诱导植物器官脱落的最终效应激素,在器官脱落中发挥着重要的作用,但目前仍未知乙烯调控植物器官脱落的分子机制。荔枝是热带和亚热带重要的经济果树,然而荔枝花多果少,落果现象非常严重,严重制约着荔枝的优产和丰产。本研究发现乙烯信号传导途径关键的转录因子LcEIL2/3是荔枝幼果脱落过程的正调控因子,故围绕转录因子LcEIL2/3参与荔枝幼果脱落的分子机制开展研究,主要研究结果如下:.1、筛选鉴定到LcEIL2/3是参与荔枝幼果脱落的关键基因,其在GPD和ET.促进荔枝落果的处理中较对照有显著上调的表达,且其在荔枝自然落果动态中的表达趋势与生理落果曲线较为相似。异源超表达LcEIL2/3可促进拟南芥花器官的脱落,此外通过VIGS沉默荔枝本体LcEIL3可显著减少荔枝幼果的脱落;.2、鉴定到细胞壁水解酶基因LcCEL2/8、LcPG1/2和LcXTH4/7/19及乙烯生.物合成基因LcACS1/4/7和LcACO2/3是LcEIL2/3的候选靶基因,其表达在外源乙烯利处理后被显著激活;EMSA和双荧光素酶分析实验表明LcEIL2/3均可直接正调控细胞壁水解酶基因LcCEL2/8、LcPG1/2和LcXTH4/7/19及乙烯生物合成基因LcACS1/4/7和LcACO2/3的表达而加速荔枝果实脱落;.3、筛选得到LcEIL2/3上游转录因子LcKNAT1,LcEIL2/3启动子的活.性可被转录因子LcKNAT1显著抑制;LcKNAT1的超表达拟南芥植株35S:LcKNAT1-2与由LcEIL2/3启动子驱动的ProLcEIL2/3:GUS拟南芥植株杂交后,ProLcEIL2/3:GUS植株的GUS活性显著降低;.4、鉴定得到LcRbohD是荔枝幼果脱落过程中的关键ROS合成基因,沉默LcRbohD可显著减少荔枝幼果的脱落;.5、酵母单杂筛库鉴定到转录因子LcDOF5.6可结合LcRbohD的启动子,.EMSA和双荧光素酶结果表明LcDOF5.6可特异性结合并抑制其表达。沉默LcDOF5.6后,离区中生成的ROS显著高于对照处理,且荔枝幼果的脱落率也显著高于对照。.6、乙烯途径参与了由ROS介导调控荔枝幼果脱落的过程,乙烯生物合成基因LcACO2、LcACS1和信号传导基因LcEIL3在沉默LcRbohD后的离区中表达显著下调。.综上,本研究很好地将学科前沿的应用
荔枝生理落果信号转导与功能基因调控机理
  • 批准号:
    32330092
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    220万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李建国
  • 依托单位:
转录因子LcHd-Zip2 调控荔枝落果的分子机制研究
  • 批准号:
    31772269
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李建国
  • 依托单位:
荔枝miRNA的鉴定及其在饥饿胁迫诱导落果过程中的作用机制
  • 批准号:
    31471859
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李建国
  • 依托单位:
用RNA-Seq新技术筛选和鉴定与荔枝落果相关的基因
  • 批准号:
    31171920
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    46.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李建国
  • 依托单位:
国内基金
海外基金