《甘薯耐鹽突變體的轉錄組分析及耐鹽基因的克隆與鑑定》是依託中國農業大學，由何紹貞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：甘薯耐鹽突變體的轉錄組分析及耐鹽基因的克隆與鑑定
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：何紹貞
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中國是世界上最大的甘薯生產國，甘薯是重要的糧食作物，同時因其高產穩產且可以種植於灘涂瘠薄土地而不與糧食爭地成為最合適的能源作物之一。本項目擬利用我們實驗室前期創製的甘薯耐鹽突變體為材料，套用RNA-Seq測序技術，構建甘薯耐鹽突變體及野生型鹽脅迫前後轉錄組差異表達譜，對差異表達的基因進行詮釋和功能分類，並克隆出2-3個重要的甘薯耐鹽基因，分析其時空表達特性，通過RNAi干擾和過表達遺傳轉化甘薯進行功能驗證，進而對轉錄組差異表達譜和重要耐鹽基因功能進行分析和整合。獲得的研究結果不僅在理論上將為闡明甘薯耐鹽分子機理奠定基礎，同時可為甘薯耐鹽育種提供重要耐鹽基因。
結題摘要
中國是世界上最大的甘薯生產國，甘薯是重要的糧食作物，同時因其高產穩產且可以種植於灘涂瘠薄土地而不與糧食爭地成為最合適的能源作物之一。本項目利用我們實驗室前期創製的甘薯耐鹽突變體ND98及其野生型為材料，分別提取突變體及野生型0h、12 h和48 h鹽脅迫前後各3個時間點共12個樣品的總RNA，進行了甘薯耐鹽轉錄組測序，對差異表達的基因進行詮釋和功能分類，克隆了IbMas、IbNFU1、IbSIMT1、IbNHX2等4個重要的甘薯耐鹽基因；並用農桿菌介導法將所克隆的基因導入甘薯品種中，獲得轉基因植株並進行功能驗證，結果發現轉基因植株比非轉基因植株的耐鹽性顯著提高。通過對轉錄組數據分析，發現在鹽脅迫下，JA生物合成和信號轉導關鍵酶基因在ND98中被強烈誘導，且表達量顯著高於栗子香，ND98根系和葉片中的JA含量較栗子香顯著提高，高JA含量的ND98的氣孔導度和蒸騰速率顯著降低，減少水分蒸騰，穩定滲透壓；ND98中離子轉運相關基因IbHKT1、IbNHX1、IbNHX18顯著上調，且ND98根系中的Na+含量顯著降低，而K+含量顯著提高。同時，鹽處理後去甲基化相關基因IbROS1和IbDML3在ND98中的表達量顯著高於栗子香，但ND98的甲基化水平低於栗子香，RNA-Seq統計結果顯示ND98中高表達基因的數量顯著多於栗子香，推測可能包括大量抗逆相關基因，從而提高植株的耐鹽性。揭示了ND98的耐鹽機理，為甘薯耐鹽分子育種提供了有價值的候選基因，也為甘薯耐鹽機理的研究提供了理論依據。此外，我們還從轉錄組差異表達基因中克隆了2個與澱粉合成相關的基因lbAATP和lbSSI；1個與蔓割病抗性相關的基因IbSWEET10，並對它們進行了功能驗證。 本項目研究圓滿完成了研究目標，首次完成了甘薯耐鹽轉錄組的測序和系統分析，克隆了5個甘薯抗性相關基因和2個澱粉合成相關基因，並進行了功能驗證，研究結果分別發表於Scientific Reports、Frontiers in Plant Science和Plos One等期刊上，共發表論文11篇，其中SCI論文9篇 ，會議論文2篇；獲得國家發明專利2項，申請國家發明專利3項；培養了3名博士和3名碩士。
