玉米响应干旱胁迫的甲基化调控与分子机制解析

基本信息
批准号:31471514
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:卢艳丽
学科分类:
依托单位:四川农业大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蒋伟,汪静,吴锋锴,李梦璐,徐洁,袁一冰,张力天,刘玲,陈楚润
关键词:
甲基化转录组关联分析玉米干旱胁迫
结项摘要

Drought stress affects the water relations of plants at cellular, tissue and organ levels,causing damage and adaptation reacions.Plants respond and adapt to survive under drought stress by the induction of various morphological, biochemical, physiological and epigenetic responses. In previous study, a recombinant inbred line (RIL) population and core association population with highly dense SSR and SNP maps were created for drought tolerance study. To reveal mechanism of gene expression and DNA methylation variation in response to drought tolerance, both methylated DNA immune precipitation (MeDIP) and RNA-seq will performed on the biparental inbreds and two recombinant inbred lines from RIL with drought-tolerant and drought-sensitive characters. Potential and key candidate genes will be screened to verify their gene expression and DNA methylation variation in different development stages and tissues of drought-tolerant and drought-sensitive inbreds. Methylation QTL (meQTL) and expression QTL (eQTL) mapping for candidate genes in target tissues under two water regimes will be conducted using linkage and association analyses. Then, biological function for the candidate genes will be validated through genetic transformation and molecular makers will be further developed. The complex genetic and epigenetic systems response to drought stress will be dissected through joint analysis of interaction and effect on QTL, eQTL and meQTL under different genetic backgrouds. The results of project will provide beneficial gene resources and elucidate molecular mechanism response to drought stress, and lay a foundation for molecular breeding on maize.

干旱胁迫下玉米会通过信号传递,产生表观遗传变异(DNA甲基化修饰),并引起一系列基因作出应答,调节对水分的吸收、利用,以适应胁迫环境。本研究对耐旱RIL 群体的两亲本以及筛选的强耐旱、干旱敏感重组自交系进行全基因组甲基化与转录组测序,发掘应答干旱胁迫的甲基化变异位点与特异表达候选基因,揭示干旱胁迫引起基因表达显著变化且可遗传的甲基化机制;针对甲基化变异与基因表达显著关联的候选基因,在核心关联群体中进行甲基化亚硫酸盐测序及表达差异分析,同时利用该群体已有的SNP基因型数据,进行关键基因甲基化水平的meQTL 定位和表达水平的 eQTL定位,寻找调控甲基化与基因表达的热点区域,验证耐旱 QTL 与关键基因 eQTL、meQTL 的相互关系以及作用效应。对关键基因进行遗传转化验证与分子标记开发,系统解析玉米应答干旱胁迫的甲基化模式与分子调控机制。

项目摘要

干旱胁迫下玉米会通过信号传递,产生表观遗传变异(DNA甲基化修饰),并引起一系列基因作出应答,调节对水分的吸收、利用,以适应胁迫环境。本研究对耐旱RIL群体的两亲本以及筛选的强耐旱、干旱敏感重组自交系进行全基因组甲基化与转录组测序,解析玉米根系应答干旱胁迫的甲基化模式。通过对不同耐旱性自交系干旱胁迫下玉米根系基因组甲基化与转录组测序进行联合分析,筛选出玉米根系干旱胁迫下关键代谢通路及其候选基因,并通过甲基化亚硫酸盐测序进行差异验证。对候选关键基因ZmNAC48进行遗传转化与生物学功能验证,系统解析玉米应答干旱胁迫的分子调控机制。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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