甘遂乳汁管发育过程中细胞自噬发生模式和机理的研究

批准号:
31870173
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
蔡霞
依托单位:
学科分类:
C0207.植物生殖与发育
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
李鹏、方晓艾、张清、王萌、张悦、王豆
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中文摘要
乳汁管是植物体内的一种分泌结构,其乳汁中含有许多特有的代谢产物,在工业和医药上有广阔的应用前景,因此研究乳汁管的发育调控具有重要的理论实践意义。甘遂为我国特有植物,传统中药,全株具有无节分枝乳汁管—一个单细胞体系。我们检测了细胞自噬在甘遂乳汁管发育过程中的发生,发现乳汁管可通过形成自噬体,并与类溶酶体小泡融合进行原生质的降解。但是,目前关于乳汁管发育过程中自噬的发生模式,乳汁管细胞自噬发生机理还不清楚。故本项目拟以甘遂为材料,在茉莉酸甲酯不同时间诱导的甘遂比较转录组和乳汁的蛋白质组学基础上,利用实时荧光PCR、激光共聚焦显微镜以及透射电子显微镜技术,通过对茉莉酸甲酯、细胞自噬抑制剂分别处理后,乳汁管发育过程中自噬相关基因的表达分析及自噬发生过程的观察,阐明乳汁管发育过程中细胞自噬的发生模式,再利用酵母双杂交技术,获得目标自噬相关蛋白的互作网络,从而为乳汁管发生发育的调控研究提供理论基础。
英文摘要
The laticifer is a specialized secretory structure in plants, and its milk contains many unique metabolites, such as natural rubber, cardenolides, alkaloids and terpenes, which have wide application in industry and medicine. Euphorbia kansui Liou is a unique species to China, a traditional Chinese Medicine, and has non-articulated branched laticifers in whole plant. We detected that autophagy involved in cytoplasmic degradation through directly engulfing cytocol and organelles by autophagosomes and then fusing with lysosome-like vesicles during the development of laticifers in Euphorbia kansui. However, at present, whether the central vacuole is involved in autophagy during the development of laticifers, the mechanism of autophagy in laticifers is not clear. Therefore, this project intends to, based on the transcriptome and latex proteome of Euphorbia kansui response to methyl jasmonate (MeJA), through the differential expression analysis of autophagy related genes, autophagy process observation during the laticifer development after treatment of MeJA and autophagy inhibitors using qRT-PCR, laser confocal microscopy and transmission electron microscopy, reveal the occurrence pattern and molecular mechanism of autophagy in the process of laticifer development. Finally, using yeast two-hybrid technique to search the interaction network of the target autophagy related protein, thus providing a theoretical basis for the regulation of laticifer development.
以甘遂为材料,在分析茉莉酸甲酯响应的比较转录组和乳汁蛋白质组学基础上,通过对乳汁管发育过程中自噬相关基因的表达分析及自噬发生过程的观察,探讨乳汁管发育过程中细胞自噬发生的动态变化及模式,并获得目标自噬相关蛋白及其互作蛋白。研究结果如下:1.完成了茉莉酸甲酯响应的甘遂比较转录组学分析,发现外源茉莉酸甲酯喷施不同时间可以影响甘遂自噬通路的调控。2.完成了MeJA响应的甘遂乳汁比较蛋白组学研究,在所有的自噬相关蛋白中只有ATG18a被鉴定到,且MeJA促进了甘遂乳汁中自噬溶酶体途径及ROS途径相关蛋白的转录表达。3.利用单丹磺酰戊二胺作为类溶酶体结构的探针,结合抗ATG8/ATG18a抗体和Alexa Fluor488监测自噬强度的变化。ATG8和ATG18a的荧光强度随着乳汁管细胞的发育表现为弱-强-弱的变化趋势。此外,免疫印迹结果也显示MeJA处理后ATG8a和ATG18a的含量明显高于对照组,且随着MeJA处理时间呈先上升后下降的趋势。说明甘遂乳汁管发育过程为发育性自噬,MeJA促进了甘遂乳汁管细胞中自噬的发生。通过透射电子显微镜观察发现MeJA处理后,乳汁管细胞中自噬体的数量明显增多,主要表现为线粒体自噬,以此推测MeJA可能通过诱导细胞内ROS的增加,导致细胞的线粒体损伤,上调ATG8和ATG18a转录水平的表达而促进自噬发生。类溶酶体结构和ATG8/ATG18a探针的荧光可以共定位,而液泡中无荧光信号,说明乳汁管中细胞自噬的发生模式是自噬体与类溶酶体结构发生融合降解其中的包含物。4.建立甘遂cDNA文库,通过酵母双杂交技术筛选出ATG18a互作蛋白RaBD2c,双分子荧光互补和Co-IP技术验证二者发生互作,细胞定位分析和BIFC均验证它们在细胞质中发生互作。以上研究结果可为乳汁管发生发育的调控提供科学依据,乃至可为具有无节乳汁管的一大类植物的开发应用提供理论指导。
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iTRAQ-Based Proteomics Analysis of Autophagy-Mediated Responses against MeJA in Laticifers of Euphorbia kansui L.
基于 iTRAQ 的蛋白质组学分析甘水大戟乳汁中自噬介导的 MeJA 反应。
DOI:10.3390/ijms20153770
发表时间:2019-08
期刊:International Journal of Molecular Sciences
影响因子:5.6
作者:Xiaoai Fang;Xiangyu Yao;Yue Zhang;Zheni Tian;Meng Wang;Peng Li;Xia Cai
通讯作者:Xia Cai
Comparative proteomic analysis of latex from Euphorbia kansui laticifers at different development stages with and without UV-B treatment via iTRAQ-coupled two-dimensional liquid chromatography-MS/MS
通过 iTRAQ 耦合二维液相色谱-MS/MS 对经过和未经 UV-B 处理的不同发育阶段的甘遂乳胶乳进行比较蛋白质组学分析
DOI:10.1071/fp19033
发表时间:2020
期刊:Functional Plant Biology
影响因子:3
作者:Xueyan Zhao;Yue Zhang;Meng Wang;Xiaoai Fang;Xia Cai
通讯作者:Xia Cai
EkFLS overexpression promotes flavonoid accumulation and abiotic stress tolerance in plant
EkFLS 过表达促进植物类黄酮积累和非生物胁迫耐受性
DOI:10.1111/ppl.13407
发表时间:2021
期刊:Physiologia Plantarum
影响因子:6.4
作者:Meng Wang;Yue Zhang;Chenyu Zhu;Xiangyu Yao;Zhe Zheng;Zheni Tian;Xia Cai
通讯作者:Xia Cai
De novoassembly and characterization of the transcriptome and development of microsatellite markers in a Chinese endemicEuphorbia kansui
中国特有甘遂大戟转录组的从头组装和表征以及微卫星标记的开发
DOI:10.1080/13102818.2020.1788992
发表时间:2020
期刊:Biotechnology & Biotechnological Equipment
影响因子:1.4
作者:Xueyan Zhao;Meng Wang;Jia Chai;Qian Li;Yafu Zhou;Yan Li;Xia Cai
通讯作者:Xia Cai
Molecular Cloning and Analysis of an Acetyl-CoA C-acetyltransferase Gene (EkAACT) from Euphorbia kansui Liou.
甘遂大戟乙酰辅酶A C-乙酰转移酶基因 (EkAACT) 的分子克隆与分析
DOI:10.3390/plants11121539
发表时间:2022-06-09
期刊:Plants (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:
通讯作者:
甘遂、泽漆乳汁管的发育及不同发育时期乳汁的比较蛋白质组学研究
- 批准号:31270220
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:82.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:蔡霞
- 依托单位:
药用植物柴胡的结构发育及其主要药用成分关系的研究
- 批准号:30770122
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:蔡霞
- 依托单位:
国内基金
海外基金
