SWEET糖转运蛋白调控油茶果实糖分卸载及转运的分子机制研究
批准号:
32071798
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张凌云
依托单位:
学科分类:
森林保护学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张凌云
中文摘要
油茶是我国重要的木本油料作物,但其产业发展长期受低产制约,而产量形成主要取决于糖分向果实的卸载及转运。SWEET是近年来植物中发现的新型糖转运蛋白,模式植物中的研究显示其在库器官糖分卸载及籽粒发育过程中可能发挥重要作用。申请人前期已从油茶中鉴定出CoSWEET1-6。本项目拟进一步以油茶果实为对象,综合运用酵母异源表达、免疫组化、原位杂交、免疫电镜及单分子技术等多种细胞和生化手段研究CoSWEETs的糖转运吸收特性、时空表达、组织和亚细胞定位及作用位点;利用同源和异源转基因技术验证CoSWEETs表型及生物学功能;通过Split-ubiquitin膜蛋白酵母双杂交系统、双分子荧光互补和GST-pulldown等多种体内体外技术鉴定关键CoSWEETs的调控因子和互作蛋白,解析CoSWEETs在油茶果实发育过程中参与糖分转运的作用机制及调控通路,为最终揭示油茶产量形成机理奠定基础。
英文摘要
Camellia oleifera is an important woody oil crop in China, however, low production is the long-term factor restricting the healthy and efficient development of oil tea industry. Yield formation mainly depends on the phloem unloading and transport of sugar into fruit. SWEET is a new type of sugar transporter discovered in plant in recent years. Studies in model plant show that SWEET family members may play an important role in unloading and transport of sugar into sink organ and grain development. We previously identified SWEET family members CoSWEET1-6 in Camellia oleifera. In this project, using a combination of yeast heterologous expression, immunohistochemical localization, in situ hybridization and immunogold localization, single molecule technique based on VA-TIRFM,etc., the sugar transport characteristics, spatiotemporal expression, tissue and subcellular localization of CoSWEET1-6 we have screened will be investigated in Camellia oleifera fruit. Moreover, the phenotype and biological function of CoSWEETs will be verified by homologous and heterologous transgenic techniques in Camellia oleifera and Brassica napus. In addition, the regulatory factors and interaction proteins of key CoSWEETs genes will be identified in Camellia oleifera by split-ubiquitin membrane protein yeast two-hybrid system and verified by bi-molecular fluorescence complementation and GST-pull down, etc. The aim of the project is to clarify the function and regulation pathway of CoSWEETs involved in sugar transport during Camellia oleifera fruit development, thereby laying a foundation for revealing the mechanism of Camellia oleifera yield formation.
油茶是我国重要的木本油料作物,种子败于率高,其产业发展长期受低产制约,而种子的正常发育和产量形成主要取决于糖分向果实的卸载及转运。SWEET是近年来植物中发现的新型糖转运蛋白,其在糖分卸载及籽粒发育中发挥重要作用。申请人前期从油茶中鉴定出CoSWEET1-6。本项目通过组织切片和CFDA荧光实时示踪技术等细胞学手段确定了同化物在油茶种子内的运输路径;基于表达量分析,筛选出具有糖外排能力SWEET家族基因;综合运用酵母异源表达、原位杂交、糖信号响应等多种细胞和生化手段研究了CoSWEETs蛋白的糖转运吸收特性、时空表达、亚细胞定位及在种子内的作用位点;利用同源和异源转基因技术验证CoSWEETs表型及生物学功能;最后对关键sweet蛋白进行了上游调控因子的筛选。总之,该项目的研究结果系统地揭示了油茶种子内糖分输入的分子机制,同时为经济作物种子发育和产量提高策略提供了新见解。取得的重要结果及关键数据如下:.1).揭示了油茶籽中糖运输的双重途径:种皮内采取的共质体运输途径和母代-子代界面的质外体运输途径;确定了质外体运输途径中参与糖分转运的关键糖转运蛋白,包括 CoSWEET1b、CoSWEET15 和 CoSUT2等,它们在促进糖输入发育中的种子方面起着至关重要的作用。.2).酶活性测定和组织学观察表明了酸性转化酶CoCWIN9/11在早期胚胎发育期间维持高己糖水平的重要性。这几个糖转运蛋白和酸性转化酶协同合作,参与了油茶种子发育过程中的糖分输入和分布,保障种子正常发育。.3).本研究首次摸索并建立了基于油茶种子石蜡切片技术上的mRNA原位杂交技术,首次为油茶种子中糖分输入的分子调节提供了全面证据。研究结果不仅增进了我们对油茶种子发育的理解,而且通过对糖转运途径进行有针对性的操作,为提高种子产量和质量开辟了新的途径。.总之,本研究关于糖转运机制的见解在农业方面具有重要的潜在应用价值,特别是在提高油茶籽的产量方面。通过操控关键的糖转运蛋白和代谢酶,有望制定出改善糖分供应及种子发育的策略,最终助力提高产油植物的生产力。
NF-Y转录因子调控蓝莓果实成熟过程中花青苷积累的分子机制
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批准号:31872942
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张凌云
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依托单位:
青杄HAP转录因子参与花粉管发育的作用机制及分子调控机理
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批准号:31270663
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项目类别:面上项目
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资助金额:88.0万元
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批准年份:2012
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负责人:张凌云
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依托单位:
枣果实同化物韧皮部卸载的细胞学路径及机制
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批准号:30700646
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:17.0万元
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批准年份:2007
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负责人:张凌云
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依托单位:
国内基金
海外基金