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CoMKK6基因参与高温诱导油茶2n花粉形成的作用机制

批准号:
32101489
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:
韩志强
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:
韩志强

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
高温已成功应用于诱导林木花粉染色体加倍的育种实践。申请人前期研究发现油茶可产生天然2n花粉,且得率在高温条件下显著提高。同时,转录组分析表明油茶CoMKK6基因可能参与高温诱导2n花粉形成的调控,但其作用机制尚不明确。因此,本项目以普通油茶‘华硕’为试材,在筛选高温处理产生2n花粉的适宜时期、温度和持续处理时间范围的基础上,应用醋酸洋红、苯胺蓝、免疫荧光染色等方法,探究高温条件下CoMKK6基因的差异表达与2n花粉形成、小孢子母细胞染色体分离、微管骨架动态变化、胞质分裂、辐射状微管定位和细胞板形成等相关异常细胞学行为的关系。另外,通过CoMKK6基因功能验证并结合酵母杂交、凝胶阻滞实验、双荧光素酶报告基因检测系统、双分子荧光互补实验,明确油茶CoMKK6基因功能与调控模式,进而揭示CoMKK6基因参与高温诱导油茶2n花粉形成的作用机制,为进一步利用2n花粉开展油茶遗传改良工作奠定基础。
英文摘要
High temperature has been successfully applied to the breeding practice of inducing forest tree pollen chromosomes doubling. The preliminary research indicated that Camellia oleifera can produce natural 2n pollen, and the yield is significantly improved under high-temperature conditions. At the same time, transcriptome analysis showed that Camellia oleifera CoMKK6 gene may be involved in the regulation of 2n pollen formation induced by high temperature, but the action mechanism of CoMKK6 gene is unclear. Therefore, this project uses Camellia oleifera ‘hua shuo’ as the test material, and on the basis of screening the suitable period, temperature and continuous processing time for producing 2n pollen by high-temperature treatment, using aceto-carmine staining, aniline blue staining, immunofluorescence staining, etc. to explore the relationship between the differential expression of CoMKK6 gene and 2n pollen formation, abnormal cytological behavior during meiosis of microspore mother cells including chromosome segregation, dynamic changes of microtubule skeleton, cytokinesis, and cell plate formation, etc. during high-temperature treament. In addition, the CoMKK6 gene function verification combines with Yeast hybridization, Electrophoretic mobility shift assay (EMSA), Dual-Luciferase reporter assay and Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) to clarify the function and regulation model of CoMKK6 gene. Furthermore, the results in this study will reveal the action mechanism of the CoMKK6 gene involved in high temperature-induced 2n pollen formation of Camellia oleifera, and lay the foundation for further use of 2n pollen to carry out genetic improvement of Camellia oleifera.
油茶(Camellia oleifera)是我国南方重要的木本油料树种,在保障国家粮油安全方面发挥着重要作用,具有巨大的育种潜力。倍性育种是实现倍性效应与杂种优势综合利用的育种技术,其已在林木优良新品种选育中发挥了重要作用,成为解决油茶种质重大创新“卡脖子”问题的突破口。本研究前期工作发现高温可诱导油茶产生2n花粉,这使通过未减数配子有性多倍化开展油茶倍性育种成为可能。同时,前期研究预测CoMKK6基因参与了高温诱导2n花粉形成的调控。那么,如何高效诱导2n花粉的发生,CoMKK6基因的功能和作用机制解析成为本项目需要解决的关键科学问题。. 针对这一问题,本项目在筛选高温处理产生2n花粉的适宜时期、温度和持续处理时间范围的基础上,应用醋酸洋红、苯胺蓝染色、基因遗传转化、酵母杂交、双分子荧光互补等实验方法,(1)解析了油茶花粉母细胞减数分裂及其发育进程规律,并发表SCI期刊论文1篇;(2)构建了高温处理诱导油茶产生2n花粉的技术体系,2n花粉得率由自然条件下的0.9%提升至14.08%,该技术获中国发明专利1项和美国发明专利1项;(3)揭示了高温处理对油茶花粉母细胞减数分裂行为的影响,并发表SCI1区期刊论文1篇;(4)明确了CoMKK6基因差异表达与2n得率和减数分裂异常行为的关系,结合CoMKK6基因的异源转化验证了CoMKK6基因在花粉母细胞胞质分裂过程中的下调表达导致细胞板异常形成的功能;(5)筛选出CoMKK6基因的6个互作蛋白,并验证了其互作作用。. 基于项目研究,项目主持人入选湖南省委组织部芙蓉计划湖湘青年英才项目,培养硕士毕业生2名,包括湖南省优秀硕士毕业生、湖南省优秀硕士学位论文获得者1名,湖南省植物学会学术年会优秀论文一等奖获得者1名。该项目为进一步利用2n花粉开展油茶遗传改良工作奠定基础。
赤霉素诱导CoPGX3基因调控油茶花粉母细胞细胞板降解的作用机制
  • 批准号:
    2025JJ50099
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    韩志强
  • 依托单位:
油茶多倍化形成的细胞遗传学机制
  • 批准号:
    2020JJ5969
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    韩志强
  • 依托单位:
国内基金
海外基金