课题基金 / 基金详情

橡胶树乳管特异表达顺式异戊烯基转移酶HbCPT7的功能研究

批准号:
32101543
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
曹杰
依托单位:
学科分类:
森林信息学与森林经理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
天然橡胶是重要的工业原料,主要来自橡胶树(Hevea brasiliensis),因其具有优越的化学和物理特性,广泛应用于生产生活中。在橡胶树的产胶细胞乳管中,天然橡胶由橡胶转移酶复合体催化合成,顺式异戊烯基转移酶(cis-prenyltransferase,CPT)是该复合体的关键组分。课题组在橡胶树基因组上鉴定到三个乳管特异表达的CPT基因,即HbCPT6、HbCPT7和HbCPT8。已有报道HbCPT6和HbCPT8参与催化橡胶生物合成,而HbCPT7的功能尚未深入研究。我们发现HbCPT7的蛋白定位与HbCPT6、HbCPT8均不相同,暗示HbCPT7可能以新的作用模式参与天然橡胶合成。本项目拟利用分子生物学与遗传学等技术,从基因表达、酶活性分析、橡胶转移酶复合体鉴定和转基因验证等方面,系统地解析HbCPT7参与天然橡胶合成的功能,为深入了解天然橡胶生物合成的分子机制提供新思路。
英文摘要
Natural rubber is a key and widely used industrial raw material, which mainly produced from Hevea brasiliensis. Rubber transferase complex catalyze the biosynthesis of natural rubber in laticiferous cells, cis- prenyltransferase (CPT) is an important component of rubber transferase complex. Based on the high-quality genome assembly of Hevea brasiliensis published previously by our research group, we have identified three CPT genes, HbCPT6, HbCPT7 and HbCPT8, which are specially expressed in laticifers. It has been reported that HbCPT6 and HbCPT8 involved in rubber biosynthesis, while the HbCPT7, so far, is less characterized functionally. Our primary results showed that the HbCPT7 exhibited different subcellular localization pattern from those of both HbCPT6 and HbCPT8, implying that it may have the new functional model in natural rubber biosynthesis. In this project the HbCPT7 will be further functionally characterized, using the technologies of molecular biology and genetics, by analysis of expression levels and rubber transferase activity of HbCPT7, identification of rubber transferase complex contain HbCPT7, transgenic verification of HbCPT7 in Russian dandelion plants. The results of this project providing a new insight into the molecular mechanism of natural rubber biosynthesis.
顺式异戊烯基转移酶(Cis-prenyltransferase, CPT)是橡胶转移酶的核心组分,能够催化异戊烯基二磷酸(Isopentenyl pyrophosphate,IPP)聚合形成天然橡胶的基本骨架,即顺式1,4-聚异戊二烯。课题组前期在橡胶树基因组上鉴定到HbCPT6、HbCPT7和HbCPT8在胶乳中特异表达,而三者在天然橡胶生物合成过程中的功能尚未深入研究。本研究发现HbCPT7和HbCPT8在胶乳中的表达水平显著高于HbCPT6,亚细胞定位结果表明HbCPT6、HbCPT7和HbCPT8定位在细胞核和细胞质中,且细胞质中的部分定位信号与内质网的重合。异源表达HbCPT7和HbCPT8,显著提高了橡胶草(Taraxacum koksaghyz)的干胶含量,说明HbCPT7和HbCPT8正调控天然橡胶的合成,然而HbCPT7和HbCPT8 回补Tkcpt1/2突变体的植株未产生天然橡胶。本研究通过筛选橡胶树(Hevea brasiliensis)的胚性愈伤组织,优化遗传转化体系,分别获得了HbCPT7和HbCPT7-TurbID超表达的橡胶树,并发现HbCPT7超表达橡胶树的分子量显著低于野生型。双荧光素酶激活实验结果显示HbCPT6、HbCPT7和HbCPT8分别与CPT结合蛋白互作。本项目系统的分析了HbCPT6、HbCPT7和HbCPT8在橡胶生物合成过程中的功能,创制了丰富的橡胶树转基因材料,为深入解析天然橡胶合成的分子机理奠定了基础。
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