《玉米NF-Y複合體的作用機制及在抗逆育種中的套用》是依託山東大學，由張舉仁擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：玉米NF-Y複合體的作用機制及在抗逆育種中的套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張舉仁
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
NF-Y是真核生物中普遍存在的轉錄因子，參與植株對逆境脅迫的回響和生長發育的調控，是作物育種中值得重點關注的對象。本課題以分別轉ZmNF-YB3、ZmNF-YA3、ZmNF-YA4基因和它們的RNAi結構的玉米株係為材料，利用酵母雜交和蛋白質免疫共沉澱、SDS-PAGE-串聯質譜分析來尋找與靶基因編碼蛋白互作的複合體成員，利用Chip-sequence和轉錄組分析來尋找靶蛋白結合的作用元件和下游基因及相關的代謝及信號轉導途徑。進而明確靶基因產物形成的轉錄調控複合體的組分，探討個組分之間的相互作用、調控機制、作用位點、關鍵基因及它們調控的代謝或/和信號轉導途徑。通過揭示靶基因的表達改變對玉米植株抗逆性和生長發育的影響，尋找生長發育與抗逆性調控的交匯點，為玉米分子育種提供新策略和新基因。
結題摘要
NF-Y是真核生物中普遍存在的轉錄因子，參與植株對逆境脅迫的回響和生長發育的調控，是作物育種中值得重點關注的對象。本項目以獲得的分別過表達或抑制表達ZmNF-YB16、ZmNF-YA1和ZmNF-YA12的轉基因玉米純合係為材料，進行基因表達、表型及生理生化性狀分析及籽粒產量和抗旱性測定，尋找ZmNF-YB16基因調控的下游基因及相關的代謝及信號轉導途徑，初步明確了ZmNF-YB16、ZmNF-YA1在玉米抗逆機制和生長發育中的作用，確定了過表達ZmNF-YB16或ZmNF-YA1可提高玉米的抗逆性和籽粒產量，轉基因株系具有很好的套用前景。同時利用酵母雜交和蛋白質免疫共沉澱、SDS-PAGE-串聯質譜分析等技術尋找與靶基因編碼蛋白互作的複合體成員，揭示了ZmNF-YB16和ZmNF-YC17在胞質中形成二聚體，然後進入核中與ZmNF-YA1形成三聚體，以複合體成員的形式參與轉錄調控，並且它們的相作受到蛋白磷酸化狀態的影響。鑑定出3個與ZmNF-YB16互作的蛋白，其作用尚在鑑定。採用Chip-seq和硫尿嘧啶標記法檢測新轉錄本等方法尋找下游基因及作用元件，得出ZmNF-YB16調節滲透脅迫下染色質核小體組裝及DNA複製相關基因的初始轉錄和熱脅迫下氧化還原基因的轉錄，ZmNF-YB16過表達影響了一些重要酶基因的轉錄及轉錄本豐度。在正常環境條件下，對照和轉基因過表達系差異表達基因富集最顯著的通路為光合作用，而在乾旱脅迫下，差異表達基因顯著富集的路徑除光合作用外，還有與谷胱甘肽代謝和內質網蛋白質摺疊相關的通路。對顯著富集GO中的基因進行啟動子序列分析，發現排名前四位的順式作用元件以次為GGAGCT、CCACT、TTACA和TTATA，推測它們可能是ZmNF-YB16基因在熱脅迫條件下發揮調控作用中的結合位點。在Chip-seq方法建立中，還以基因組簡單的植物鹽芥為材料開展了抗逆機制的研究；在玉米抗旱機制的解析中，還進行了玉米Zmbip4和ZmPTF1的基因對乾旱脅迫回響的表達調控網路的研究，以資在轉錄組水平上相互比較，促進玉米抗旱機制與ZmNF-YB16的作用的探索。說明：參照已發表文章，ZmNF-Y家族命名發生變化，原ZmNF-YB3改為ZmNF-YB16，ZmNF-YA4為ZmNF-YA1，ZmNF-YA3為ZmNF-YA12。
