大麦KS基因调控内生真菌印度梨形孢定殖的分子机制研究

基本信息
批准号:31801948
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李亮
学科分类:
依托单位:河北工业大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李斯,穆迪,武洪庆,刘燕兰,李申予,王铁男,黄一川
关键词:
根际调控机理根际定殖微生物互作分子生态学
结项摘要

The interaction of mutualism between mutualistic symbioses fungus with crop plant plays a key role in promoting plant growth, improving the resistance against adversity stress. Piriformospora indica, by forming a symbiotic relationship with plant root, can promote plant growth and induce systemic resistance. In the previous study, we found that the key enzymes - Kaurene Synthases (HvKSL1 and HvKSL4, KS) involved in barley hormone metabolism affected P. indica colonization. On this basis, this project intends to study the molecular mechanism of endophytic fungus P. indica colonization in barley regulated by KS genes. .By combination of barley stable root transformation system and high performance liquid chromatography (HPLC) - mass spectrometry, the KS gene function will be elucidated by gene silencing, overexpression and metabolites identification; Combined with scanning electron microscopy and biochemical detection, KS differential expression affecting P. indica colonization will be identified in the early stage. Differential expressed genes in hormone metabolic pathways of barley and effector in P. indica will be mined based on transcriptional proteomics and metabolomics techniques. Differential expressed genes will be illustrated relying on the real-time PCR. Taking what is above-mentioned into account, the molecular mechanism of endophytic fungus P. indica colonization in barley regulated by KS genes will be clarified. The research results will provide the theoretical basis for deeply understanding of interaction between plant and microorganism and improving crop yields.

内生真菌与植物的互利共生在促进生长、提高抗逆性方面发挥重要作用。印度梨形孢(Piriformospora. indica),通过和植物根部形成共生关系,能促进植物生长并诱导宿主的系统抗性。前期研究中,我们发现大麦激素代谢途径关键酶-贝壳杉烯合成酶(HvKSL1和HvKSL4,KS)影响P. indica定殖。在此基础上,本项目拟研究其调控P. indica定殖的分子机制。本项目基于大麦根部遗传转化获得KS沉默和过表达植株,结合高效液相色谱-质谱技术阐释该基因功能;结合扫描电镜及生化检测,鉴定KS差异表达对P. indica定殖的早期影响;基于转录组学及代谢组学挖掘大麦在激素代谢途径的差异表达基因和P. indica的效应子;利用定量PCR,明确差异基因表达;综合以上阐明大麦KS基因调控P. indica定殖的分子机制。研究结果将为深入理解植物与微生物互作及提高农作物产量等方面提供理论依据。

项目摘要

内生真菌与植物的互利共生在促进生长、提高抗逆性方面发挥重要作用。印度梨形孢(Piriformospora. indica),通过和植物根部形成共生关系,能促进植物生长并诱导宿主的系统抗性。萜类合成酶催化生成了植物中最丰富、结构最多样的天然代谢物。萜类合成酶在多基因家族中的进化,它们合成多种产物的能力和它们受生长和胁迫影响的差异表达,共同导致萜类产物的复杂性和可塑性。本项目开展了萜类合成酶调控P. indica定殖的分子机制。研究中,我们发现大麦激素代谢途径关键酶-贝壳杉烯合成酶(HvKSL1和HvKSL4,KS )能影响P. indica定殖,同时,P. indica的定殖也会改变KS 基因家族的表达。研究基于大麦根部遗传转化获得了KS沉默和过表达植株,结合高效液相色谱-质谱技术阐释了HvKSL1参与赤霉素合成途径,而HvKSL4参与植物抗毒素合成的基因功能;结合扫描电镜及生化检测,鉴定了KS差异表达对P. indica定殖的早期影响;基于转录组学及代谢组学挖掘了大麦在激素代谢途径的差异表达基因和P. indica的效应子;利用定量PCR,明确了差异基因表达;在完成预期实验目标的基础上了,进一步探究了非编码RNA,包括lncRNA, CircleRNA以及microRNA 对印度梨形孢定殖的响应。发现了非编码RNA 的应答表达谱系,并对重要基因进行了功能鉴定。综合以上阐明了大麦KS基因调控P. indica定殖的分子机制。研究结果为深入理解植物与微生物互作及提高农作物产量等方面提供了实验基础和理论依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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