DELLA蛋白GbGAI4在海岛棉体细胞胚发生过程中的功能机制研究
批准号:
32060044
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
张霞
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张霞
中文摘要
海岛棉是新疆重要的农业经济作物。目前高效体细胞胚体系的建立困难严重地制约着海岛棉分子育种进程。本研究围绕DELLA蛋白基因GbGAI4介导的海岛棉体胚发生体系中由体细胞退分化为胚性细胞的瓶颈环节的功能机制为核心,拟从以下几方面研究:(1)利用启动子GUS活性检测和实时定量PCR技术检测GbGAI4在海岛棉胚性细胞分化过程中的表达模式和启动子特性;(2)借助激光共聚焦显微镜技术和Western Blot技术检测GbGAI4蛋白的亚细胞定位和蛋白稳定性;(3)通过酵母双杂交等技术筛选并验证胚性细胞分化过程中GbGAI4蛋白的互作蛋白;(4)借助生长发育特异性启动子控制GbGAI4和生长发育调控基因组合(BBM/LEC/WUS)在细胞中的表达,初步鉴定GbGAI4在海岛棉胚性细胞分化过程中的生理作用。本研究的实施有助于拓展海岛棉体细胞胚发生体系的基因型,从而加快新疆海岛棉分子育种进程。
英文摘要
Gossypium barbadense, as Xinjiang important economic crop, faces with the challenge of cotton variety improvement. However, the difficulties of establishment of an efficient somatic embryogenesis system restrict the molecular breeding process in G. barbadense. For the bottleneck in the dedifferentiation process from somatic cell into embryonic cell in G.barbadense embryogenesis, this project intends to study the functions and molecular mechanism of GbGAI4 from the following aspects: (1) analysis the expression pattern and promoter characteristics of GbGAI4 in G. barbadense somatic embryogenesis with real-time PCR and promoter GUS-activities assay; (2) check the subcelluar localization and stability of GbGAI4 through the confocal laser microscopy technology and western blot; (3) screen and verify the GbGAI4-interacted proteins with the yeast two-hybrid assay and the other technologies; (4) Preliminarily elucidate the physiological roles of GbGAI4 in the embryonic-cell differentiation process through controlling the expressions of GbGAI4 and the development regulator genes combination (BBM/LEC/WUS) with the development-specific promoter in cotton cells. The implementation of the project contributes to expand the genotypes of G.barbadense with somatic embryogenesis, which promote the molecular breeding process of G.barbadense in Xinjiang.
海岛棉是新疆重要的农业经济作物。目前高效体细胞胚体系的建立困难严重地制约着海岛棉分子育种进程。本研究分别从GbGAI4 的表达模式、亚细胞定位、蛋白稳定性、互作蛋白和生理功能等方面明确DELLA 蛋白基因 GbGAI4 在海岛棉愈伤组织脱分化为胚性细胞过程中的分子作用机制;并借助生长发育特异性启动子控制GbGAI4和其他生长发育调控基因组合(BBM/LEC/WUS)在细胞中的表达,初步鉴定GbGAI4在海岛棉胚性细胞分化过程中的生理作用。通过本项目的实施,明确了GbGAI4基因在细胞内的表达量与细胞形态或细胞分化具有相关性。然而在GbGAI4单独转化或和其他发育调控因子组合侵染的棉花下胚轴未观察到特定的叶芽分化,表明GbGAI4对棉花植株再生过程中不是一个主导基因。同时,将DELLA蛋白GbGAI4基因的过表达赋予植株矮化的特性作为形态筛选标记,利用农杆菌侵染对象胚尖分生细胞的自身主动再生能力最终获得了转基因芽。此技术绕开了组织培养技术获得再生植株和抗生素在植株再生过程负面影响等技术环节,在短时间(20-25d)内可获得转基因再生植株。此外,针对发育调控因子的过量表达会引起植株畸形、花粉败育等多重效应,获得500bp的GbLEC2启动子片段作为一种仅在体细胞胚胎发生时期有转录活性的新型候选启动子。借助该组织特异性和GVG诱导型启动子来驱动生长调控因子GbBBM和GbWUS共转化棉花胚尖和非胚性细胞,在无激素添加的条件下可促进棉花体细胞处向胚性细胞和体细胞胚的转化。本研究的实施有望解决基因型对棉花植株再生的限制,大大拓展可供分子设计育种应用的棉花品种范围。
新疆海岛棉新海16体细胞胚发生体系的优化
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批准号:31660078
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张霞
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依托单位:
国内基金
海外基金