外源生长素类物质PIC介导ABA调控百合体细胞胚发生的分子机制
批准号:
32072604
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
孙红梅
依托单位:
学科分类:
观赏园艺学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙红梅
中文摘要
百合产业中的品种性状遗传改良和种球优质繁育是国际性难题,体细胞胚发生是最有希望解决上述难题的重要再生途径。目前植物体胚发生的分子机制尚未全面解析。本项目在探明生长素类物质PIC对百合体细胞胚程序性启动的先决作用、初步证实高水平内源ABA与体胚发生密切相关的基础上,以参与调控ABA合成的WRKY转录因子为研究切入点,聚焦于体胚发生初期体细胞胚性获得这一关键环节,利用过表达及CRISPR-Cas9基因编辑等技术进行LpWRKY基因的功能验证,明确LpWRKY在百合胚性细胞形成中的关键作用;借助酵母单杂交、ChIP-PCR及EMSA等技术,明确目标LpWRKY与生长素信号和ABA合成途径的互作因子。通过探究WRKY与生长素信号转导和ABA生物合成的关系,揭示外源生长素调控百合胚性细胞形成的分子机制。研究结果将突破百合种苗繁殖和基因工程育种的瓶颈,为全面解析植物体胚发生的分子机理提供新的阐释。
英文摘要
The genetic improvement of cultivar traits and the propagation of high-quality bulbs in Lilium industry are international thorny problems. And somatic embryogenesis is the most promising way to solve the above problems. At present, the molecular mechanism of somatic embryogenesis in plants has not been clearly elucidated. This project is on the basis that auxin-like substance PIC has been proved to be the prerequisite for programmed initiation of somatic embryo and high levels of endogenous ABA has been preliminary confirmed that was closely related to somatic embryogenesis in Lilium in our previous research. WRKY, which participate in the regulation of ABA synthesis, is selected as the breakthrough point. The critical phase of embryogenic capacity acquisition in early stage of somatic embryogenesis is focused on. The technologies both overexpression and CRISPR-Cas9 will be applied to verify the function of LpWRKY in the embryogenic cell formation in Lilium. By the means of yeast one-hybrid, ChIP-PCR as well as EMSA, the interaction factors of LpWRKY both in the auxin signaling pathway and in the ABA synthesis pathway will be illustrated. By exploring whether WRKY is the connection between Auxin signaling and ABA biosynthesis, the molecular mechanism of exogenous auxin regulating embryogenic cell formation in Lilium will be revealed. The results in this project will break through the bottleneck of bulblets propagation and genetic engineering breeding in Lilium industry, and the new possible interpretation about the molecular mechanism of somatic embryogenesis in the plants will be provided.
基于植物细胞全能性的体细胞胚发生是农业生产和基因改良的最有效手段之一,为百合的种质保存、高效繁殖和遗传改良奠定了重要基础。有研究表明生长素诱导的植物体细胞胚发生与ABA通路存在相互作用,然而调控生长素诱导百合体细胞胚发生的关键因子及其与ABA通路相互作用的机制尚属未知。本项目为深入探究百合体细胞胚发生机制,借助同源过表达、RNAi基因沉默、染色体步移、酵母单杂交、双荧光素酶实验和EMSA等技术手段,研究了LpWRKY28和ABA通路相关基因LpABI5在外源生长素PIC诱导百合胚性愈伤组织形成中的调控作用,明确了二者之间的转录调控关系,主要研究结论如下:1. 生长素类物质PIC是百合体细胞胚发生的高效广谱型诱导剂,内源ABA是PIC诱导百合体细胞胚发生的重要因素。2. LpWRKY28是百合胚性愈伤组织形成的关键正向调控因子,过表达该基因促进百合胚性愈伤组织形成,沉默该基因导致胚性愈伤组织减少。3. LpWRKY28转基因百合中的内源ABA含量及ABA信号转导相关基因表达量发生变化,LpWRKY28促进PIC诱导胚性愈伤组织形成与ABA通路存在关联。4. LpABI5是调控百合胚性愈伤组织形成的关键基因,在百合中沉默LpABI5显著降低了胚性愈伤组织诱导率。5. LpWRKY28通过与LpABI5基因启动子上的W-box结合激活其转录,促进百合胚性愈伤组织形成。6. LpLBD4在百合体细胞胚发生早期显著上调表达。B型RRs LpRR1和LpRR11能够与LpLBD4启动子结合,LpLBD4可能受细胞分裂素调控从而促进愈伤组织形成。本研究明确了LpWRKY28是外源生长素PIC诱导百合胚性愈伤组织形成的关键促进因子,揭示了LpWRKY28激活ABA响应因子LpABI5转录从而调控百合胚性愈伤组织形成的分子机制。研究结果为全面阐明百合体细胞胚发生的分子机制奠定了基础,并为深入解析植物体细胞胚发生的分子机理提供了依据。
CDF转录因子响应GA信号调控百合鳞茎萌发的分子机制
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批准号:32372741
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:孙红梅
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依托单位:
生长素介导WOX调控百合胚性细胞形成的分子机理
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批准号:31872150
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2018
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负责人:孙红梅
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依托单位:
内源诱捕靶标介导MIR171调控百合体细胞胚发生的功能解析
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批准号:31672179
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2016
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负责人:孙红梅
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依托单位:
百合体细胞胚发生过程中关键miRNA与靶基因的网络调控研究
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批准号:31471897
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:孙红梅
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依托单位:
百合鳞茎“蔗糖-淀粉”代谢途径中SuSy和AI基因的生理功能研究
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批准号:31171981
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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:2011
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负责人:孙红梅
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依托单位:
百合鳞茎发育的蔗糖降解模式及关键酶基因的时空表达
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批准号:30972023
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2009
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负责人:孙红梅
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依托单位:
酚类物质对百合鳞茎休眠的生理调节作用研究
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批准号:30400307
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2004
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负责人:孙红梅
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依托单位:
国内基金
海外基金