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OfbHLH82转录因子调控桂花花香核心挥发物芳樟醇合成的机制研究

批准号:
32071828
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
岳远征
依托单位:
学科分类:
林木遗传育种
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
岳远征

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
单萜类芳香性挥发物芳樟醇是桂花花香的重要组成成分,其含量的高低对于桂花的花香品质具有决定性的影响,然而关于单萜类挥发物芳樟醇合成的转录调控机理仍有待阐明。我们前期通过对桂花花朵转录组和代谢组数据的关联分析以及亚细胞定位等实验,筛选出了一个表达水平与芳樟醇含量显著相关的核定位转录因子OfbHLH82。本研究拟先通过在桂花花瓣中瞬时过表达和VIGS沉默OfbHLH82,结合在花香研究模式植物矮牵牛中的超量表达,验证OfbHLH82在调控芳樟醇合成过程中的功能;然后利用DAP-seq和转录组测序技术获得OfbHLH82的下游靶基因,并采用酵母单杂交、EMSA以及双分子荧光素酶实验等技术对候选靶基因进行体外和体内验证;同时使用酵母双杂交系统筛选OfbHLH82的互作蛋白,并进一步利用该系统和BiFC等技术进行验证,解析OfbHLH82介导的芳樟醇合成的调控网络,为桂花花香的定向改良提供基因资源。
英文摘要
Linalool, as a member of the monoterpenoids aromatic volatiles, is a core composition of the floral scent in Osmanthus fragrans, and the content changes of it in the flowers can directly influence the commercial ornamental quality of O. fragrans. However, the molecular regulation mechanism of Osmanthus linalool synthesis is still unclear. In our previous study, according to the WGCNA correlation analysis of the transcriptome and GC-MS metabolome data of O. fragrans blooming flowers, as well as the subcellular localization experiment, a nuclear localized transcription factor gene OfbHLH82 was identified, of which the expression level was significantly correlated with the linalool content in different cultivars. Here, both O. fragrans and Petunia hybrida would be taken as the receptor to explore the function of OfbHLH82 during linalool synthetic process through transient overexpression, VIGS and stable transgenic techniques. Then, the DAP-seq and RNA-seq sequencing strategies would be used to obtain the down-stream regulated genes of OfbHLH82, and the candidate genes would be further selected in vivo/vitro by yeast one-hybrid system, dual-luciferase reporter assay and electrophoretic mobility shift assay. Meanwhile, the yeast two-hybrid library system and bimolecular fluorescence complementation analysis would be used to screen for the interaction proteins of OfbHLH82, by which the regulation network of OfbHLH82 mediated linalool synthesis would be well established in O. fragrans, and ideal transcription factor genes would be available for floral scent composition orientated molecular breeding.
本研究围绕桂花单萜类花香挥发物的分子调控机制展开,通过一系列实验解析关键转录因子、酶基因和相关代谢通路,揭示了核心花香挥发物合成的调控网络。首先,通过对‘日香桂’不同花期的挥发性香气代谢组和转录组数据的WGCNA分析,发现OfbHLH82位于与芳樟醇合成相关的关键模块中,并在与β-紫罗兰酮相关的模块中筛选出新的候选基因OfbHLH10;蛋白组学分析显示,OfbHLH10、OfbHLH82和OfCCD4在桂花末花期的蛋白水平显著下降,与β-紫罗兰酮释放规律一致。然后,本研究成功的在桂花中瞬时和烟草中稳定表达了OfbHLH82基因,发现OfbHLH82不仅负调控单萜类花香挥发物芳樟醇的合成,而且也正调控β-紫罗兰酮的合成;结合全基因组DAP-seq分析和酵母双杂交筛选,发现OfTPS1a和OfCCD4可能是其下游靶基因;同时,OfbHLH82与OfYABBY12相互作用,共同参与单萜类核心挥发物的调控,初步解析了以OfbHLH82为核心调控花香物质合成的分子网络。紧接着,我们发现瞬时和稳定超量表达OfbHLH10均可显著提高β-紫罗兰酮及关键酶基因OfCCD4的含量和表达水平;酵母双杂交文库筛选、BiFC以及转基因实验表明,OfWRKY78可与OfbHLH10蛋白相互作用,并能负调控β-紫罗兰酮的合成;DAP-seq和双荧光素酶实验表明,OfbHLH10可直接与OfCCD4外显子互作并促进其表达;进一步分析发现OfWRKY78对OfCCD4表达具有抑制作用,当OfWRKY78与OfbHLH10共同作用时,OfCCD4的表达可回归至对照水平,因此我们认为OfbHLH10(“加油基因”)与OfWRKY78(“刹车基因”)对OfCCD4的表达具有平衡调控作用。此外,为探究芳樟醇合成的代谢机制,本研究对桂花P450基因家族进行了系统分析,共鉴定出276个P450基因,其中7个在花器官中优势表达;通过qRT-PCR验证和关联分析,筛选出与芳樟醇合成密切相关的OfCYP142基因;转基因功能验证表明,OfCYP142可通过影响MEP代谢途径促进芳樟醇的合成。本项目的研究成果不仅为桂花花香品质的定向改良提供了良好的基因资源,也为观赏植物花香性状的分子育种提供了理论依据。
E3泛素连接酶OfRNF25介导ABA调控桂花耐寒性的分子机理
  • 批准号:
    32471943
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    岳远征
  • 依托单位:
矮牵牛转录因子PhDof4参与花药发育调控的分子机理研究
  • 批准号:
    31601785
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    岳远征
  • 依托单位:
国内基金
海外基金