课题基金 / 基金详情

ZAT5介导ROS诱导红梨花青苷合成的分子机制研究

批准号:
32072545
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
滕元文
依托单位:
学科分类:
果树生长发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
滕元文

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
ROS可以诱导植物花青苷积累,但其机制仍有待解明。申请者前期从红梨中鉴定得到受ROS信号诱导的ZAT5基因,转入‘茄梨’愈伤组织中过表达可诱导花青苷的合成;同时用ROS处理过表达ZAT5的‘茄梨’愈伤组织进一步促进花青苷积累。本项目将进一步通过同源转基因,瞬时表达等技术进一步研究梨ZAT5在调控花青苷合成中的功能;通过ChIP-Seq结合RNA-Seq筛选ZAT5的下游靶基因,并对靶基因调控花青苷合成的功能进行研究。此外,筛选ZAT5上游的调控基因并进行功能验证;从已经筛选到的互作激酶MAPK6入手,探究磷酸化对ZAT5蛋白的影响;通过筛库技术筛选ZAT5其他伴侣蛋白且进行功能验证和作用方式验证。通过上述分析揭示ROS通过调控ZAT5基因进而诱导花青苷合成的分子机制。研究结果有助于完善红梨着色的分子调控网络,为红梨的遗传改良提供重要的基因资源,也为开发促进红梨着色的技术提供理论依据。
英文摘要
ROS signal has proved to induce anthocyanin accumulation in plants. However, the mechanism underlying ROS-induced anthocyanin biosynthesis is still unknown. In our previous studies, we identified a ZAT gene in red pear, namely ZAT5, which was found to be induced by ROS signal. Overexpression of ZAT5 in ‘Clapp’s Favorite’ pear calli increased anthocyanin biosynthesis. Meanwhile, the anthocyanin accumulation in ZAT5 transgenic pear calli was further improved by ROS treatments. In this project, the function of ZAT5 will be clarified via homologous transgenic technology and transiently expression technology in pear fruits. Besides, we will screen the ZAT5-targeted downstream genes by using ChIP-Seq and RNA-Seq analysis. The function of the identified target genes in regulating anthocyanin biosynthesis will be further verified. Furthermore,we will elucidate how ROS affects the expression of ZAT5. The promoter region of ZAT5 will be cloned and analyzed, and then the promoter will be used as a bait to screen upstream transcription factors. The function of these transcription factors will be clarified via transgenic technology. Moreover, the partner kinase MAPK6 has been previously found to interact physically with ZAT5. In this project, the function and action mode of MAPK6 will be further studied. In addition, ZAT5 will be used as a bait to screen other partner proteins, of which the function and action modes will be verified. Taken together, the molecular mechanism of ROS-induced anthocyanin synthesis by regulating ZAT5 gene will be revealed. This project will not only provide a novel gene for genetic improvement of red pear, but also contribute to the development of technologies for improving coloration of red pears.
果实花青苷的合成受环境因子和内部发育的共同调控,各种环境因子引起的一定程度的非生物胁迫有利于果实花青苷的积累。而非生物胁迫往往引起活性氧(ROS)的积累,大量的ROS会导致植物细胞损伤,甚至细胞死亡。花青素是重要的抗氧化剂,能清除 ROS,维持 ROS 的平衡。已经有多项研究表明ROS能够促进多种果实花青苷的合成,但迄今为止,ROS调控花青苷合成的分子机理尚不清楚。我们在前期的研究中鉴定了一个受ROS 信号诱导的PpZAT5基因,在梨愈伤组织中过表达该基因可促进花青苷的积累。但进一步的研究发现PpZAT5表达会被光照抑制,其作为一个转录因子通过抑制PpBBX18的表达抑制花青苷生物合成,但是ROS并不会影响PpZAT5表达。因此在后续研究中,我们首先利用H2O2、H2O2激活剂(3-AT)和ROS清除剂(DMTU)进一步确认了ROS促进梨果实和幼苗的花青苷的积累,初步阐明了非生物胁迫促进花青苷积累依赖于ROS。通过转录组测序,重新筛选高光胁迫下参与ROS调控梨花青苷生物合成的候选转录因子,发现PuHB40是参与ROS调控花青苷生物合成的关键转录因子。PuHB40 能诱导PuMYB123-like-PubHLH3转录因子复合物进行花青苷生物合成。PuHB40介导的转录激活取决于其磷酸化水平,而磷酸化水平受蛋白磷酸酶 PP2A的调节。ROS含量的升高会维持较高的PuHB40磷酸化水平,同时也会通过降低PuPP2AA2的表达,增强PuHB40诱导的PuMYB123-like的转录,最终导致花青苷生物合成的增加。我们的研究揭示了ROS诱导的梨花青苷生物合成的途径,进一步阐明了非生物胁迫通过ROS诱导花青素生物合成的分子机制,这可能对提高植物的抗逆性有一定的意义。本项目分离得到的响应RO调控梨花青苷合成的关键基因,在将来的红梨分子育种中具有潜在的利用价值。本研究利用ROS激活剂3-AT处理红梨果实诱导着色的技术可以直接用于采后着色处理,将为开发促进红梨着色的栽培技术提供理论指导。
PpNAC88促进低温诱导的梨芽休眠建立的分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    滕元文
  • 依托单位:
可见光和UV-B协同诱导梨果皮花青苷合成的光信号应答分子机制研究
  • 批准号:
    31471852
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    87.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    滕元文
  • 依托单位:
基于启动子序列变异和DNA甲基化分析的红梨花青苷合成相关基因转录调控机制研究
  • 批准号:
    31272141
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    滕元文
  • 依托单位:
红色砂梨花青苷合成的分子机理及调控
  • 批准号:
    31071780
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    滕元文
  • 依托单位:
国内基金
海外基金