ATP合酶中多基因联合致烟草细胞质雄性不育机理研究

基本信息
批准号:31301388
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:周玮
学科分类:
依托单位:湖南农业大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:任峻,代志军,陈渊,孙丛苇,李咏,邓小龙
关键词:
生物信息学烟草细胞质雄性不育ATP合酶多基因
结项摘要

Cytoplasmic male sterility (CMS) had close relation with mitochondrial genes. It is likely that either or both gene products interfere with the function or assembly of the mitochondrial ATPase, thus impairing the highly ATP-dependent process of pollen development. Previous studies focused on analyzing single mitochondrial gene related to CMS, but CMS phenomenon seems so complex that it will not be controlled by single gene. To understand the potential function and significance of multiple genes joint effect on the CMS mechanism, all nine mitochondrial genes coding ATPase from the CMS lines and their maintainer lines will be analyzed as a small system in tobacco. The objectives of this project are: (1) to clone and sequence the target genes and their transcripts by PCR and RT-PCR amplification, and determine their concentration and expression levels; (2) to mine the sterility information in various strctural levels induced by the target genes, their transcripts and their encoded proteins by the bioinformatics analysis; (3) to predict accurately the interaction of ATPase from two lines based on our developed multiple scale component and correlation feature method and our optimized support vector machine; (4) to modify the interaction using yeast two-hybrid system experiment; and (5) to construct the protein interaction networks of ATPase from the CMS lines and their maintainer lines using Cytoscape software (i.e. an open source platform for complex network analysis and visualization). These research results will be helpful for tobacco and related crops in exploring the CMS mechanism caused by ATPase genes. Furthermore, these results will provide the reliable theoretical support for crop molecular breeding.

线粒体基因编码的ATP合酶功能受损,会影响高耗能的花粉发育并导致细胞质雄性不育(CMS)。前人研究偏重ATP合酶中单基因致CMS研究,但CMS现象复杂难以用单基因控制进行解释。为有效解析ATP合酶中多基因联合效应致CMS机制,本项目拟以两对模式作物烟草CMS系及其同型保持系为材料,以编码ATP合酶的全部九个基因为研究体系,测定ATP合酶基因、转录本及其蛋白质序列组成、表达量;利用生物信息学方法挖掘基因、转录、蛋白质水平上ATP合酶多基因在各结构层次致CMS信息;基于支持向量机、实验室自主研发的多尺度组分与关联特征提取法构建高精度蛋白互作网络模型,预测两系中ATP合酶互作关系,利用酵母双杂交系统验证、修正互作信息,进而利用Cytoscape构建两系中ATP合酶互作网络,探索蛋白质互作网络水平上ATP合酶联合致CMS信息。本研究为探索烟草乃至近缘种ATP合酶致CMS机理和分子育种提供可靠理论。

项目摘要

ATP合酶与植物雄性不育关系密切。本研究以3对烟草雄性不育系及其同型保持系为材料,通过分析两系线粒体ATP合酶5个基因(atp9、atp6、orf25、orfB和atp1)DNA序列差异、RNA序列差异、RNA编辑位点差异、蛋白质各级结构差异以及蛋白互作差异,并基于单个基因及线粒体基因组构建进化树,探讨ATP合酶与烟草雄性不育之间的关系。结果显示:1)不育系中atp9、atp6、orf25、orfB和atp1基因序列分别存在3个、12个、2个、1个和1个碱基突变,并分别导致1个、10个、2个、1个和0个氨基酸变化;2)RNA编辑方式均为C→U的转换,其中atp6基因在不育系中发现6个编辑位点造成了6个编码氨基酸变化;3)氨基酸改变引起了蛋白质一级结构、二级结构、超二级结构和三级结构不同程度的差异,其中ATP6差异最显著;4)蛋白相互作用预测推测ATPase中ATP9和ATP6两个最重要蛋白间有相互作用;5)进化分析也支持atp6较好地代表线粒体基因组信息来表征作物的进化关系和时间线索。综上所述,多方面分析均支持atp6为线粒体ATPase中关键基因,推测以atp6为中心的差异最可能与育性相关。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
2

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

DOI:10.11766/trxb202008100444
发表时间:2022
3

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.20200115
发表时间:2020
4

植物中蛋白质S-酰化修饰的研究进展

植物中蛋白质S-酰化修饰的研究进展

DOI:10.13592/j.cnki.ppj.2020.0591
发表时间:2021
5

盐度对虹鳟和硬头鳟幼鱼消化酶和抗氧化酶活性的比较研究

盐度对虹鳟和硬头鳟幼鱼消化酶和抗氧化酶活性的比较研究

DOI:10.16441/j.cnki.hdxb.20180341
发表时间:2019

周玮的其他基金

批准号:81800652
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51907170
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81660409
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81402580
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71773098
批准年份:2017
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:41401152
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71203185
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201745
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

拟南芥叶绿体ATP合酶beta亚基的MAPK磷酸化及磷酸化对ATP合酶功能调节的机理研究

批准号:31670248
批准年份:2016
负责人:任东涛
学科分类:C0204
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

ATPIF1/ATP合酶在异氟烷致秀丽线虫全身损伤中的机制研究

批准号:81600921
批准年份:2016
负责人:李成
学科分类:H0902
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

大葱细胞质雄性不育候选基因atp6的克隆与功能研究

批准号:31401882
批准年份:2014
负责人:高莉敏
学科分类:C1506
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

红麻细胞质雄性不育相关基因atp6、atp9转录模式与蛋白表达研究

批准号:31460366
批准年份:2014
负责人:赵艳红
学科分类:C1307
资助金额:46.00
项目类别:地区科学基金项目