2022年973項(xiàng)目作物應(yīng)答鹽堿脅迫的分子調(diào)控機(jī)理

1、工程名稱： 作物應(yīng)答鹽堿脅迫的分子調(diào)控機(jī)理2022.1-2022.8教育部一、關(guān)鍵科學(xué)問題及爭辯內(nèi)容擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題：信號(hào)感受-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)穿插互作的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)展重點(diǎn)研 究、并依據(jù)得到的重要節(jié)點(diǎn)組成的調(diào)控單元Regulatorymodule，通過“智能耐鹽堿作物分子設(shè)計(jì)育種和耐鹽堿作物品種培育以及我國鹽堿土地的開發(fā)利用具有重要的應(yīng)用前景。主要爭辯內(nèi)容：在前期 973 工程順當(dāng)實(shí)施的根底上，依據(jù)作物應(yīng)答鹽堿脅迫的“信號(hào)感受 轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白修飾染色質(zhì)修飾/轉(zhuǎn)錄調(diào)控離子平衡/細(xì)胞活性反響互作及網(wǎng)鹽堿的關(guān)系。使我們能夠比較系統(tǒng)和深入地了解植物對鹽堿脅迫反響的分子機(jī) 玉米、水稻品種供給理

2、論根底和遺傳材料。人工誘變、滲入系等主要農(nóng)作物耐鹽堿材料和查找地方品種耐明確它們在抗逆調(diào)控途徑中的位置，初步說明其耐鹽堿的分子調(diào)控機(jī)理，為作物品種改進(jìn)供給有利的抗逆基因。工程擬爭辯的主要內(nèi)容包括：作物感應(yīng)高鹽脅迫的分子機(jī)制；調(diào)控機(jī)理；控機(jī)理；的分子網(wǎng)絡(luò)交互作用節(jié)點(diǎn)和調(diào)控單元模型的建立與完善，以此為根底通過智能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)初步嘗試耐鹽堿作物玉米、水稻、小麥分子設(shè)計(jì)。二、預(yù)期目標(biāo)總體目標(biāo)：育的重要基因/節(jié)點(diǎn)和這些重要基因構(gòu)成的調(diào)控單元；提出我國作物耐鹽堿性狀隊(duì)伍、并保持和穩(wěn)固團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。五年預(yù)期目標(biāo):要基因/節(jié)點(diǎn)組成的整合鹽堿信號(hào)和反響的調(diào)控單元，并針對調(diào)控單元初步嘗試30/作物耐鹽堿有

3、重要功能或調(diào)控作用的基因并完成對其功能的解析，并使其中的一些成為培育耐鹽堿品種的分子標(biāo) 23徑，完成對其中關(guān)鍵調(diào)控因子的詳盡分析；在國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表爭辯論文 100SCI40020水稻、小麥和玉米耐35有博士和碩士學(xué)位的優(yōu)秀年輕人才 100 人、博士后 30 人，使其中局部優(yōu)秀年輕人才具有獨(dú)立從事相關(guān)領(lǐng)域高水平爭辯的綜合力量。三、爭辯方案學(xué)術(shù)思路：技術(shù)途徑：/節(jié)點(diǎn)和植物鹽堿脅迫反響重要調(diào)控單元的鑒定、作用機(jī)制分析和作物耐鹽堿分子設(shè)計(jì)。1.植物感受和響應(yīng)鹽堿脅迫的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子調(diào)控機(jī)理；2植物響應(yīng)鹽堿脅迫的組蛋白修飾和基因轉(zhuǎn)錄分別、克隆主要農(nóng)作定植物整合鹽堿信號(hào)和反響的調(diào)控單元并把調(diào)控單元作為整體

4、進(jìn)展作物分子設(shè) 四、年度打算年度爭辯內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)對擬南芥的鹽馴以及感受鹽信 SNR體激酶的活性在高鹽脅迫中所 起的負(fù)調(diào)整作用SNR關(guān)系，PA-MAPsHEK293載體蛋白、電生理檢測技術(shù)；篩SCaBP8、SCaBP1、PKS5分子活性化合物；ROP下游效應(yīng)子RIC 家族各相關(guān)突變第 2. 鹽脅迫條件下DNA目標(biāo)基因分別與DNADNA 甲基化和鹽脅迫響應(yīng)因組水平組蛋白甲基化變化檢MKK9MAPK年系統(tǒng)磷酸化的轉(zhuǎn)錄因子并克隆基因；兩類轉(zhuǎn)錄因子 PHD 和型分析；3. 水稻突變體 Osakt1高鹽條件下OsSKIPaSIP5SIP25LPAAT2、LPPa5CDS初步說明鹽馴以及植物感受鹽信號(hào)的生理

5、學(xué)機(jī)制，克隆與鹽馴、感受鹽信號(hào)相關(guān)的候選基因；初步確定磷脂和微管互作在耐鹽信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用；得到 2-4 個(gè)確定存在影響植物耐鹽堿性的內(nèi)源小分子化合物；獲得鹽相關(guān)鈣1-2ROPRIC成員；得到鹽誘導(dǎo)植物全基因組水平組受 DNA 甲基化調(diào)整的目標(biāo)基因MAPK 途徑轉(zhuǎn)錄因子基因；得到PHDTrihelixelf1突變體鹽反響表型分析；明確水稻 Osakt1 在高鹽條件下SIP25基因突變體和過表達(dá)表型；獲得LPPa5、LPAAT2 和 CDS 基因的突變體和超表達(dá)植株；初步探明PA-S6K1 在鹽脅迫下調(diào)控植物生長和細(xì)胞活性的作用；定位 1-2QTL個(gè)水稻相關(guān)基因的轉(zhuǎn)基因植期鹽脅迫候選；獲得 2-

6、3 個(gè)聚合多個(gè)重要耐鹽調(diào)控基因的轉(zhuǎn)基因植物； 證明TaSRO1 是否擁有 PARP 酶活性，以及通過 PARP 酶活增加基因組年?duì)庌q內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度DST 調(diào)控的下游基因構(gòu)建各種表米、草坪草、苜蓿適時(shí)、適地、達(dá)載體，進(jìn)展轉(zhuǎn)化水稻；承受染高效智能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；篩選鑒定耐鹽堿較強(qiáng)的水稻特異材料 8-12QTL qRGE4-2個(gè)；QTLqSTL2-15.5.SCI8-10鹽脅迫候選基因；2-44.以玉米、草坪草、苜蓿品種為受體材料， 對多基因表達(dá)載體NCED3-ABAR-DREB1A-LOS5-ICE和 SOS1-SOS2-SOS3-SCaBP8 等進(jìn)展多基因的遺傳轉(zhuǎn)化；建立XVE 誘導(dǎo)表達(dá)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在特

7、異測定TaSRO1PARPPARPEAR制子基因水稻材料鑒定其耐鹽 取具有不同鹽堿類型的試驗(yàn)地苜蓿耐鹽堿材料進(jìn)展分子選育 和定向改造。篩選鹽馴相關(guān)的突變體觀看突 1. 獲得1-2個(gè)與鹽馴和感受鹽信號(hào)變體植株對鹽馴和感受鹽信號(hào)相關(guān)的基因，完成生化特性分的表型分析鹽馴以及感受鹽信析；鑒定磷脂酸PA調(diào)控的微號(hào)相關(guān)基因的生化特性；分析SNR 的激酶區(qū)關(guān)鍵的磷酸化基團(tuán)第及其在鹽脅迫信號(hào)傳遞或耐鹽獻(xiàn)和耐鹽作用；獲得有鹽堿表型脅迫中的作用進(jìn)一步爭辯PLC，結(jié)合蛋DGK，LPP，PLD在耐鹽響應(yīng)中的白的基因突變體；初步確定小分二作用觀看候選ROP-RIC信號(hào)途子活性化合物的構(gòu)造； 說明徑中重要成員的突變體及轉(zhuǎn)

8、基ROP-RIC 信號(hào)途徑調(diào)控細(xì)胞骨架因株系中細(xì)胞骨架組織動(dòng)態(tài)的動(dòng)態(tài)變化的作用機(jī)理；確定SNR年變化； SCaBP8、SCaBP1、PKS5的激酶區(qū)關(guān)鍵的磷酸化基團(tuán)及其結(jié)合蛋白的相關(guān)基因突變體的迫信號(hào)傳遞或耐鹽脅迫中鑒定和鹽堿表型的分析小分子的作用；活性化合物的鑒定；2. 分別鹽脅迫響應(yīng)的 miRNAs 3-5鹽脅迫條件下目標(biāo)基因啟動(dòng)子個(gè)；在轉(zhuǎn)基因后代中DNA甲基化水平了解PHD和Trihelix家族參與的年?duì)庌q內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度分析；局部目標(biāo)基因超表達(dá)和 鹽堿應(yīng)答機(jī)制；獲得候選抗鹽基1-2EFL1miRNAs 的 基因組水平組蛋白甲基化水平變4-53-4 化檢測； 水稻OsAKT1突變體過表達(dá)芥

9、/水稻/大豆觀看轉(zhuǎn)基因植物 等相關(guān)材料在鹽脅迫下的表型。根系的表型調(diào)整植物鹽脅 獲得過表達(dá)陽性植株；初步提醒迫反響的分子機(jī)制分析；OsAKT1 進(jìn)展轉(zhuǎn)基因功能 PA-S6K1 在鹽脅迫下調(diào)控植物生DST 調(diào)控的 控；克隆 1-2 個(gè)水稻耐鹽基因下游基因的轉(zhuǎn)基因株系進(jìn)展抗 1-2OsSKIPaSIP5SIP25LPAAT2、LPPa5 應(yīng)答鹽脅迫反響S6K1 應(yīng)答鹽 中的生物學(xué)功能；獲得野生稻鹽脅迫反響中的作用及其調(diào)控機(jī) 脅迫基因轉(zhuǎn)基因植株；CDS 4.XVE對植物應(yīng)答鹽脅迫中的脂質(zhì)代 統(tǒng)及無標(biāo)記轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)TaSRO1水稻耐鹽相關(guān)基因/QTL；構(gòu)建野 調(diào)控耐逆及促進(jìn)植物生長的相關(guān)生稻鹽脅

10、迫侯選基因的基因組 信號(hào)/RNAi 載體的轉(zhuǎn)基因株系；篩選小麥耐21共表達(dá)載體，并進(jìn)展遺傳轉(zhuǎn)化； 11連續(xù)利用聚合多個(gè)重要耐鹽調(diào) 5.SCI10-154-6TaSRO1 過表達(dá)及RNAi 載體對不同小麥品種的遺傳轉(zhuǎn)化； TaSRO1堿分子設(shè)計(jì)的重要節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建 寧夏銀北地區(qū)選取具有不同鹽年?duì)庌q內(nèi)容度西大灘、銀北對獲得的水稻、小麥耐鹽堿材料進(jìn)展鑒定。預(yù)期目標(biāo)1. 鑒定與鹽馴和感受鹽信號(hào)相關(guān)蛋運(yùn)載體的關(guān)系，SNRMAPPASCaBP1、PKS5 結(jié)合蛋白作用機(jī)ROPRIC基因株系在鹽處理前后細(xì)胞骨 架的動(dòng)態(tài)變化；第 2. DNADNA酶對脅迫條件下的目標(biāo)基因表達(dá)和啟動(dòng)子DNA三甲基化目標(biāo)基因轉(zhuǎn)基因擬

11、南芥植株和突變體分析。圖位克隆DNA 甲基化和鹽脅迫響應(yīng)突變體年定耐逆相關(guān)大豆基因的下游基因并對下游基因進(jìn)展功轉(zhuǎn)基因分析；3. 查找 OsAKT1各種材料在正常和鹽脅迫下的分析以及 DH112 的功能初步分析；分別鑒定LPAAT2、LPPa5S6K1初步說明鹽馴和感受鹽信號(hào)基因參與的調(diào)控途徑；初步明確植物鹽脅迫下的微管的動(dòng)態(tài)特征；提醒對細(xì)胞骨架的調(diào)整響應(yīng)鹽脅迫的體的關(guān)系，SNR 與乙烯的關(guān)系；構(gòu)造；因子的基因敲除或下調(diào)突變體，完成過表達(dá)轉(zhuǎn)基因；獲得大豆耐鹽相關(guān)基因的下游基因；確定節(jié)控單元；初步明確 OsAKT1 參與鹽脅迫的OsSKIPaLPAAT2LPPa5 CDS高滲透脅迫調(diào)控中的作用；進(jìn)

12、一步提醒 PA-S6K1 調(diào)控植物響應(yīng)鹽脅迫過程中的細(xì)胞生長和活1-2因/QTL生稻鹽脅迫基因的功能和基因表達(dá)的時(shí)空特異性；獲得無標(biāo)記轉(zhuǎn)基因作物材料 50份；說明與 TaSRO1NAC轉(zhuǎn)錄因子的功能以及 TaSRO1聚合多個(gè)重要耐鹽基因的轉(zhuǎn)基因植物；篩選鑒定較強(qiáng)耐性株系/QTL野生稻鹽脅迫基因轉(zhuǎn)基因植株/QTL野生稻鹽脅迫基因轉(zhuǎn)基因植株5.3-5 個(gè)；水稻、小麥等耐鹽材料1-25.SCI20-25性；4. 對轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)展深入的耐鹽立的高效無標(biāo)記轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)較 大規(guī)模地轉(zhuǎn)化水稻、玉米等作 物；TaSRO1RNAi作物的遺傳轉(zhuǎn)化和耐鹽堿性的 小范圍的示范。5-81. 對的鹽馴和鹽脅迫下游相關(guān)途徑；

13、應(yīng)用Co-IP鹽脅迫下特異調(diào)控微管動(dòng)態(tài)的微管結(jié)合蛋白，并進(jìn)展功能分SNRPAMPKMAPs關(guān)系；爭辯 Na+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與磷脂SOS途徑和 RCC1.完成的與鹽馴等相關(guān)基因的生化特性分析；完成骨架動(dòng)態(tài)與鹽脅迫的功能關(guān)系的爭辯；分析MAP18 等結(jié)合鈣離子的微管結(jié)合蛋白在鹽脅迫下的生理學(xué)功能，以及與鈣信使的關(guān)系；確定鈣信道蛋白 載體ROP-RIC化會(huì)參與對基因的表達(dá)調(diào)控；第四研 究 鈣 信 號(hào) 介 導(dǎo) 的 2. 分別鹽脅迫響應(yīng)的 miRNAs 靶基SCaBP1/AtJ3-PKS5-質(zhì)膜因2-3個(gè)；鑒定DNA甲基化調(diào)整年H+-ATPase-pH 平衡信號(hào)通路的分子機(jī)制小分子活性化合物對植物耐鹽堿的作用

14、機(jī)制；株系的純合體；鑒定節(jié)點(diǎn)基因DNA 甲基化調(diào)整的鹽脅迫響應(yīng)途2-3 個(gè)，爭取鑒定調(diào)控單元 1-2徑相關(guān)基因的驗(yàn)證鹽脅迫響應(yīng)個(gè)；的miRNAs靶基因的分別；篩選 3. 明確 OsAKT1 及其互作蛋白參與過表達(dá)模擬磷酸化轉(zhuǎn)錄因子的鹽脅迫的生理功能及其調(diào)整機(jī) 轉(zhuǎn)基因純合體植株鑒定的耐胞逆相關(guān)基因的下游基因?qū)ο掠文隊(duì)庌q內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度基因進(jìn)展功能鑒定對本課題和 功能進(jìn)一步說明LPAAT2LPPa5工程的1,3,4課題確定的重要節(jié) 和CDS在膜脂代謝的效應(yīng)及其參點(diǎn)基因的表觀遺傳學(xué)修飾進(jìn)展 與應(yīng)答高鹽脅迫的調(diào)控作用和分分析，鑒定調(diào)控單元；對確定的 子機(jī)制；明確1-2個(gè)水稻耐鹽相 /QTL的功能和作用機(jī)

15、理；分析；了解1-2個(gè)受調(diào)控基因的功能；利用電生理生物化學(xué)等多種方生稻鹽脅迫相關(guān)基因參與法證明與OsAKT1互作蛋白的生的調(diào)控途徑及其分子生物學(xué)機(jī) 理功能及其鹽脅迫的表型，鉀、理；鈉含量測定對水稻耐鹽相關(guān)基 4. 獲得更多的無標(biāo)記轉(zhuǎn)基因作物材因/QTL 進(jìn)展抗逆生物學(xué)功能研究分析受DST調(diào)控的基因功能；鹽基因的轉(zhuǎn)基因植物；初步分析OsSKIPa參與細(xì)胞骨架調(diào)控的功TaSRO1 過表達(dá)小麥在鹽堿地中能分析以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控連續(xù)分析LPAAT2LPPa5和CDS的調(diào)控耐鹽性小麥中的等位變異，查找機(jī)制包括生化特性和時(shí)空調(diào)控與耐鹽性最相關(guān)的等位變異；篩和S6K1的互作蛋白生物學(xué)功能；間試驗(yàn)規(guī)模到達(dá)3-5畝

16、；分析野生稻鹽脅迫基因參與的 篇，申請調(diào)控途徑及其分子生物學(xué)機(jī)理；專利5-8項(xiàng)。對轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)展深入的耐鹽基因或調(diào)控單元，使用建立的高效無標(biāo)記轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)較 大規(guī)模地轉(zhuǎn)化水稻、玉米等作 不同地區(qū)鹽堿地栽種觀看耐鹽 TaSRO1進(jìn)展水稻、小麥、玉米等作物的玉米等作物耐鹽堿分子設(shè)計(jì)育 種。第 1. 對克隆的基因以及所參與的 1. 建立各個(gè)信號(hào)組分間相互作用的調(diào)控途徑進(jìn)展分析爭辯是否構(gòu)成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)連續(xù)查找的的調(diào)控途徑和機(jī)理；獲得植物五調(diào)控節(jié)點(diǎn)對得到的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)或耐鹽調(diào)控網(wǎng)絡(luò)或節(jié)點(diǎn)；提醒鈣信節(jié)點(diǎn)進(jìn)展功能分析爭辯磷脂酶磷脂調(diào)控Na+通道載體微管小 G 蛋白小分子化年的機(jī)理微管在耐鹽信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中耐鹽信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的網(wǎng)絡(luò)關(guān)的協(xié)作關(guān)系；結(jié)果總結(jié)，撰寫論系；對課題進(jìn)展總結(jié)；年?duì)庌q內(nèi)容度文和申請專利；分析DNA 甲基化對植物鹽脅迫適miRNAs其調(diào)控的下游基因參與的調(diào) 絡(luò)或節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵基因進(jìn)展功能 分析，鑒定調(diào)控單元；OsAKT1建立調(diào)控植物抗逆性的分子途 徑；OsSKIPa試驗(yàn)。依據(jù)前45年的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展系統(tǒng)比較；對獲得的轉(zhuǎn)基因作物的耐鹽性 選出有應(yīng)