2022年973项目作物应答盐碱胁迫的分子调控机理

1、工程名称： 作物应答盐碱胁迫的分子调控机理2022.1-2022.8教育部一、关键科学问题及争辩内容拟解决的关键科学问题：信号感受-信号转导和基因转录调控两个网络穿插互作的重要节点进展重点研 究、并依据得到的重要节点组成的调控单元Regulatorymodule，通过“智能耐盐碱作物分子设计育种和耐盐碱作物品种培育以及我国盐碱土地的开发利用具有重要的应用前景。主要争辩内容：在前期 973 工程顺当实施的根底上，依据作物应答盐碱胁迫的“信号感受 转导蛋白修饰染色质修饰/转录调控离子平衡/细胞活性反响互作及网盐碱的关系。使我们能够比较系统和深入地了解植物对盐碱胁迫反响的分子机 玉米、水稻品种供给理

2、论根底和遗传材料。人工诱变、渗入系等主要农作物耐盐碱材料和查找地方品种耐明确它们在抗逆调控途径中的位置，初步说明其耐盐碱的分子调控机理，为作物品种改进供给有利的抗逆基因。工程拟争辩的主要内容包括：作物感应高盐胁迫的分子机制；调控机理；控机理；的分子网络交互作用节点和调控单元模型的建立与完善，以此为根底通过智能转化系统初步尝试耐盐碱作物玉米、水稻、小麦分子设计。二、预期目标总体目标：育的重要基因/节点和这些重要基因构成的调控单元；提出我国作物耐盐碱性状队伍、并保持和稳固团队在这一领域的领先水平。五年预期目标:要基因/节点组成的整合盐碱信号和反响的调控单元，并针对调控单元初步尝试30/作物耐盐碱有

3、重要功能或调控作用的基因并完成对其功能的解析，并使其中的一些成为培育耐盐碱品种的分子标 23径，完成对其中关键调控因子的详尽分析；在国际学术期刊发表争辩论文 100SCI40020水稻、小麦和玉米耐35有博士和硕士学位的优秀年轻人才 100 人、博士后 30 人，使其中局部优秀年轻人才具有独立从事相关领域高水平争辩的综合力量。三、争辩方案学术思路：技术途径：/节点和植物盐碱胁迫反响重要调控单元的鉴定、作用机制分析和作物耐盐碱分子设计。1.植物感受和响应盐碱胁迫的信号转导分子调控机理；2植物响应盐碱胁迫的组蛋白修饰和基因转录分别、克隆主要农作定植物整合盐碱信号和反响的调控单元并把调控单元作为整体

4、进展作物分子设 四、年度打算年度争辩内容预期目标对拟南芥的盐驯以及感受盐信 SNR体激酶的活性在高盐胁迫中所 起的负调整作用SNR关系，PA-MAPsHEK293载体蛋白、电生理检测技术；筛SCaBP8、SCaBP1、PKS5分子活性化合物；ROP下游效应子RIC 家族各相关突变第 2. 盐胁迫条件下DNA目标基因分别与DNADNA 甲基化和盐胁迫响应因组水平组蛋白甲基化变化检MKK9MAPK年系统磷酸化的转录因子并克隆基因；两类转录因子 PHD 和型分析；3. 水稻突变体 Osakt1高盐条件下OsSKIPaSIP5SIP25LPAAT2、LPPa5CDS初步说明盐驯以及植物感受盐信号的生理

5、学机制，克隆与盐驯、感受盐信号相关的候选基因；初步确定磷脂和微管互作在耐盐信号转导中的作用；得到 2-4 个确定存在影响植物耐盐碱性的内源小分子化合物；获得盐相关钙1-2ROPRIC成员；得到盐诱导植物全基因组水平组受 DNA 甲基化调整的目标基因MAPK 途径转录因子基因；得到PHDTrihelixelf1突变体盐反响表型分析；明确水稻 Osakt1 在高盐条件下SIP25基因突变体和过表达表型；获得LPPa5、LPAAT2 和 CDS 基因的突变体和超表达植株；初步探明PA-S6K1 在盐胁迫下调控植物生长和细胞活性的作用；定位 1-2QTL个水稻相关基因的转基因植期盐胁迫候选；获得 2-

6、3 个聚合多个重要耐盐调控基因的转基因植物； 证明TaSRO1 是否拥有 PARP 酶活性，以及通过 PARP 酶活增加基因组年争辩内容预期目标度DST 调控的下游基因构建各种表米、草坪草、苜蓿适时、适地、达载体，进展转化水稻；承受染高效智能转化系统；筛选鉴定耐盐碱较强的水稻特异材料 8-12QTL qRGE4-2个；QTLqSTL2-15.5.SCI8-10盐胁迫候选基因；2-44.以玉米、草坪草、苜蓿品种为受体材料， 对多基因表达载体NCED3-ABAR-DREB1A-LOS5-ICE和 SOS1-SOS2-SOS3-SCaBP8 等进展多基因的遗传转化；建立XVE 诱导表达系统，实现在特

7、异测定TaSRO1PARPPARPEAR制子基因水稻材料鉴定其耐盐 取具有不同盐碱类型的试验地苜蓿耐盐碱材料进展分子选育 和定向改造。筛选盐驯相关的突变体观看突 1. 获得1-2个与盐驯和感受盐信号变体植株对盐驯和感受盐信号相关的基因，完成生化特性分的表型分析盐驯以及感受盐信析；鉴定磷脂酸PA调控的微号相关基因的生化特性；分析SNR 的激酶区关键的磷酸化基团第及其在盐胁迫信号传递或耐盐献和耐盐作用；获得有盐碱表型胁迫中的作用进一步争辩PLC，结合蛋DGK，LPP，PLD在耐盐响应中的白的基因突变体；初步确定小分二作用观看候选ROP-RIC信号途子活性化合物的构造； 说明径中重要成员的突变体及转

8、基ROP-RIC 信号途径调控细胞骨架因株系中细胞骨架组织动态的动态变化的作用机理；确定SNR年变化； SCaBP8、SCaBP1、PKS5的激酶区关键的磷酸化基团及其结合蛋白的相关基因突变体的迫信号传递或耐盐胁迫中鉴定和盐碱表型的分析小分子的作用；活性化合物的鉴定；2. 分别盐胁迫响应的 miRNAs 3-5盐胁迫条件下目标基因启动子个；在转基因后代中DNA甲基化水平了解PHD和Trihelix家族参与的年争辩内容预期目标度分析；局部目标基因超表达和 盐碱应答机制；获得候选抗盐基1-2EFL1miRNAs 的 基因组水平组蛋白甲基化水平变4-53-4 化检测； 水稻OsAKT1突变体过表达芥

9、/水稻/大豆观看转基因植物 等相关材料在盐胁迫下的表型。根系的表型调整植物盐胁 获得过表达阳性植株；初步提醒迫反响的分子机制分析；OsAKT1 进展转基因功能 PA-S6K1 在盐胁迫下调控植物生DST 调控的 控；克隆 1-2 个水稻耐盐基因下游基因的转基因株系进展抗 1-2OsSKIPaSIP5SIP25LPAAT2、LPPa5 应答盐胁迫反响S6K1 应答盐 中的生物学功能；获得野生稻盐胁迫反响中的作用及其调控机 胁迫基因转基因植株；CDS 4.XVE对植物应答盐胁迫中的脂质代 统及无标记转基因系统转化的转TaSRO1水稻耐盐相关基因/QTL；构建野 调控耐逆及促进植物生长的相关生稻盐胁

10、迫侯选基因的基因组 信号/RNAi 载体的转基因株系；筛选小麦耐21共表达载体，并进展遗传转化； 11连续利用聚合多个重要耐盐调 5.SCI10-154-6TaSRO1 过表达及RNAi 载体对不同小麦品种的遗传转化； TaSRO1碱分子设计的重要节点，构建 宁夏银北地区选取具有不同盐年争辩内容度西大滩、银北对获得的水稻、小麦耐盐碱材料进展鉴定。预期目标1. 鉴定与盐驯和感受盐信号相关蛋运载体的关系，SNRMAPPASCaBP1、PKS5 结合蛋白作用机ROPRIC基因株系在盐处理前后细胞骨 架的动态变化；第 2. DNADNA酶对胁迫条件下的目标基因表达和启动子DNA三甲基化目标基因转基因拟

11、南芥植株和突变体分析。图位克隆DNA 甲基化和盐胁迫响应突变体年定耐逆相关大豆基因的下游基因并对下游基因进展功转基因分析；3. 查找 OsAKT1各种材料在正常和盐胁迫下的分析以及 DH112 的功能初步分析；分别鉴定LPAAT2、LPPa5S6K1初步说明盐驯和感受盐信号基因参与的调控途径；初步明确植物盐胁迫下的微管的动态特征；提醒对细胞骨架的调整响应盐胁迫的体的关系，SNR 与乙烯的关系；构造；因子的基因敲除或下调突变体，完成过表达转基因；获得大豆耐盐相关基因的下游基因；确定节控单元；初步明确 OsAKT1 参与盐胁迫的OsSKIPaLPAAT2LPPa5 CDS高渗透胁迫调控中的作用；进

12、一步提醒 PA-S6K1 调控植物响应盐胁迫过程中的细胞生长和活1-2因/QTL生稻盐胁迫基因的功能和基因表达的时空特异性；获得无标记转基因作物材料 50份；说明与 TaSRO1NAC转录因子的功能以及 TaSRO1聚合多个重要耐盐基因的转基因植物；筛选鉴定较强耐性株系/QTL野生稻盐胁迫基因转基因植株/QTL野生稻盐胁迫基因转基因植株5.3-5 个；水稻、小麦等耐盐材料1-25.SCI20-25性；4. 对转基因作物进展深入的耐盐立的高效无标记转基因系统较 大规模地转化水稻、玉米等作 物；TaSRO1RNAi作物的遗传转化和耐盐碱性的 小范围的示范。5-81. 对的盐驯和盐胁迫下游相关途径；

13、应用Co-IP盐胁迫下特异调控微管动态的微管结合蛋白，并进展功能分SNRPAMPKMAPs关系；争辩 Na+转运蛋白与磷脂SOS途径和 RCC1.完成的与盐驯等相关基因的生化特性分析；完成骨架动态与盐胁迫的功能关系的争辩；分析MAP18 等结合钙离子的微管结合蛋白在盐胁迫下的生理学功能，以及与钙信使的关系；确定钙信道蛋白 载体ROP-RIC化会参与对基因的表达调控；第四研 究 钙 信 号 介 导 的 2. 分别盐胁迫响应的 miRNAs 靶基SCaBP1/AtJ3-PKS5-质膜因2-3个；鉴定DNA甲基化调整年H+-ATPase-pH 平衡信号通路的分子机制小分子活性化合物对植物耐盐碱的作用

14、机制；株系的纯合体；鉴定节点基因DNA 甲基化调整的盐胁迫响应途2-3 个，争取鉴定调控单元 1-2径相关基因的验证盐胁迫响应个；的miRNAs靶基因的分别；筛选 3. 明确 OsAKT1 及其互作蛋白参与过表达模拟磷酸化转录因子的盐胁迫的生理功能及其调整机 转基因纯合体植株鉴定的耐胞逆相关基因的下游基因对下游年争辩内容预期目标度基因进展功能鉴定对本课题和 功能进一步说明LPAAT2LPPa5工程的1,3,4课题确定的重要节 和CDS在膜脂代谢的效应及其参点基因的表观遗传学修饰进展 与应答高盐胁迫的调控作用和分分析，鉴定调控单元；对确定的 子机制；明确1-2个水稻耐盐相 /QTL的功能和作用机

15、理；分析；了解1-2个受调控基因的功能；利用电生理生物化学等多种方生稻盐胁迫相关基因参与法证明与OsAKT1互作蛋白的生的调控途径及其分子生物学机 理功能及其盐胁迫的表型，钾、理；钠含量测定对水稻耐盐相关基 4. 获得更多的无标记转基因作物材因/QTL 进展抗逆生物学功能研究分析受DST调控的基因功能；盐基因的转基因植物；初步分析OsSKIPa参与细胞骨架调控的功TaSRO1 过表达小麦在盐碱地中能分析以及转录后调控连续分析LPAAT2LPPa5和CDS的调控耐盐性小麦中的等位变异，查找机制包括生化特性和时空调控与耐盐性最相关的等位变异；筛和S6K1的互作蛋白生物学功能；间试验规模到达3-5亩

16、；分析野生稻盐胁迫基因参与的 篇，申请调控途径及其分子生物学机理；专利5-8项。对转基因作物进展深入的耐盐基因或调控单元，使用建立的高效无标记转基因系统较 大规模地转化水稻、玉米等作 不同地区盐碱地栽种观看耐盐 TaSRO1进展水稻、小麦、玉米等作物的玉米等作物耐盐碱分子设计育 种。第 1. 对克隆的基因以及所参与的 1. 建立各个信号组分间相互作用的调控途径进展分析争辩是否构成的调控网络连续查找的的调控途径和机理；获得植物五调控节点对得到的调控网络或耐盐调控网络或节点；提醒钙信节点进展功能分析争辩磷脂酶磷脂调控Na+通道载体微管小 G 蛋白小分子化年的机理微管在耐盐信号转导中耐盐信号转导中的网络关的协作关系；结果总结，撰写论系；对课题进展总结；年争辩内容度文和申请专利；分析DNA 甲基化对植物盐胁迫适miRNAs其调控的下游基因参与的调 络或节点的关键基因进展功能 分析，鉴定调控单元；OsAKT1建立调控植物抗逆性的分子途 径；OsSKIPa试验。依据前45年的试验结果进展系统比较；对获得的转基因作物的耐盐性 选出有应