OsbHLH120调控旱稻根粗和根长的分子机理

基本信息
批准号:31671667
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:李俊周
学科分类:
依托单位:河南农业大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙虎威,赵炎,炎会敏,蒋聪慧,陈义鹏,李梦琪
关键词:
根系分子机理转录因子旱稻抗旱
结项摘要

Roots are the principal plant organs for nutrient and water uptake. A strong root system would enable a plant to extract more water and nutrients from the soil, which is important for good plant growth and increased yield under soil-related stresses. Thus, it is necessary to determine the main genetic determinants of the strong root system and to transfer these genes into lowland rice to improve their drought resistance. A novel QTL, qBRT9a, for root thickness and root length was cloned by our research group. A basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factor, LOC_Os09g28210 (named as OsbHLH120) identified as a candidate gene regulates root growth confirmed by genetic transformation and correlation analysis. In this research, using over-expression and RNAi transgenic material, and qBRT9a introgression line, root architecture and the number and the length of cells in different regions of root tip will be investigated through root X-optical scanning imaging, stereoscope, and resin sections. The expression pattern, downstream genes, and protein interaction of OsbHLH120 will be researched using subcellular localization, GUS staining, qRT-PCR, ChIP-Seq, expression microarray, and GST pull-down. Then, cytological evidence and molecular pathway of that qRT9 promotes root growth and the value of qBRT9a in field breeding will be discussed. These results will provide a starting point for functional characterisation of the mechanism of root growth, drought resistance and molecular-assisted selection for improving drought resistance.

根系是植物吸收水分的主要器官,根系基因的克隆与分析是揭示根系发育和抗旱机制的主要途径。我们图位克隆了控制旱稻根粗和根长的QTL qBRT9a,遗传转化和关联分析证明了目的基因OsbHLH120控制根系发育。基于前期基础,本项目拟利用已获得的qBRT9a导入系、超表达和RNAi转基因材料等,采用根系X-光扫描成像、体视镜和超薄树脂切片观察根系构型及根尖各区域细胞数目和长度;通过亚细胞定位、GUS染色、qRT-PCR、ChIP-Seq、表达谱芯片、酵母双杂交与GST pull-down实验,分析OsbHLH120表达部位、对土壤干旱和激素的响应、调控的下游基因及互作蛋白,进而探明OsbHLH120参与根系发育的细胞学机制和分子调控网络,为解析作物根系发育、抗旱机制和培育节水抗旱稻奠定基础。

项目摘要

根系是植物吸收水分的主要器官,项目在图位克隆了控制旱稻根粗和根长的QTL qBRT9a的基础上,以OsbHLH120超表达、RNAi转基因植株、CAS9突变材料和对照植株为材料,发现不同材料的通气组织和根尖成熟区细胞存在差异,OsbHLH120可能是通过影响根尖细胞大小控制根系发育。亚细胞定位确定基因在细胞核中表达,对PEG和NaCl处理都有响应。DNA亲和纯化测序DAP-seq、水稻全基因组转录组测序和qRT-PCR试验,发现生长素响应因子OsIAA9和膨胀素EXPA23可能是OsbHLH120调控的下游基因。通过酵母双杂交结合BiFC实验,发现OsbHLH120与生长素通路基因SPT和OsbHLH107蛋白相互作用,揭示了OsbHLH120调节根系发育的分子调控路径。大田试验证明了旱稻OsbHLH120能提高根系发育,且能提高穗粒数和产量,研究结果为培育节水抗旱资源节约型水稻品种奠定基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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