DNA给体细胞在枯草芽孢杆菌自然遗传转化过程中的作用探究及生理机制解析
结题报告
批准号:
31970030
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
陈向东
依托单位:
学科分类:
微生物生理与生化
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈向东
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中文摘要
因为DNA易于人工提取,传统的自然遗传转化研究很少关注DNA的来源及给体细胞的作用,但这样的实验室科研显然无法回答自然条件下发生的转发过程及其生物学意义。近20年来,在5项国家自然科学项目的连续资助下,我们发现在在固态基质表面发生的枯草芽孢杆菌细胞-细胞转化的效率明显高于等量游离DNA-细胞,也高于传统的二步法转化,且细胞间转化时的共转化片段至少可达1268 kb。此外,饥饿、抗生素等压力胁迫可通过影响给体细胞大幅度提高细胞间转化效率,且这种DNA给体细胞特性不仅普遍适用于不同枯草芽孢杆菌菌株,而且也适用于地衣芽孢杆菌。说明在环境中进行的这类基因水平转移过程中DNA给体细胞确实可能具有我们尚不太了解的重要生物学功能。通过细胞学和遗传学手段对DNA给体细胞在转化过程中的功能开展更深入、系统的研究,可望为进一步揭示自然转化的实质及其与生物进化、生物多样性等的关系提供新的研究思路,形成理论突破。
英文摘要
Since DNA is easily been prepared, traditional studies of natural genetic transformation have paid little attention to the source of DNA and the role of the DNA donor cells. However, such laboratory artifacts cannot explain how this process occurs in nature and elucidate its biological significance. In the past 20 years, under the continuous support of 5 projects of National Natural Science Foundation of China, we confirmed that the cell - cell transformation efficiency of Bacillus subtilis occurred on solid base was significantly higher than that of equivalent free DNA- cell, and was also higher than that of traditional two-step transformation process. Meanwhile, the longest co-transfer DNA fragment could reach at least 1268 kb in the cell to cell transformation process. In addition, stresses such as starvation and exposure to antibiotics further enhanced the cell-cell transformation efficiency by affecting the donor cells, and such kind of DNA donor characteristic was found not only be ubiquitous among Bacillus subtilis strains, but also be applicable to some Bacillus licheniformis strains. Therefore, the above results suggest that the DNA donor cells may really have some unknown biological significance when such horizontal gene transfer process take place in the natural environments. By means of cytology and genetics, a more in-depth and systematic study of the function of DNA donor cell in the transformation process is expected to provide new research ideas and theoretical breakthroughs for further revealing the nature of natural transformation and its relationship with biological evolution and biodiversity.
期刊论文列表
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专利列表
DOI:10.1371/journal.pone.0286944
发表时间:2023
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:
通讯作者:
DOI:10.1093/nar/gkad138
发表时间:2023-05-08
期刊:Nucleic acids research
影响因子:14.9
作者:
通讯作者:
以质粒形态存在的极端嗜盐古菌Simuloviridae温和病毒的生命周期调控及与其宿主细胞间相互作用关系的研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
气单胞菌属细菌的黑色素形成分子机制及相关生物学功能的进一步研究
  • 批准号:
    31770052
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
共存于极端嗜盐古菌Natrinema sp. J7-1中的二个溶原病毒及病毒-宿主间相互作用的研究
  • 批准号:
    31570174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
一种新的细菌间基因水平转移途径? - - 枯草芽孢杆菌细胞间遗传重组过程的基本特性研究及机理揭示
  • 批准号:
    31270145
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
中间气单胞菌WS菌株中与黑色素形成相关的独特酪氨酸酶基因的功能分析
  • 批准号:
    31070077
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
枯草芽孢杆菌的DNA胞外释放现象与缺陷性原噬菌体PBSX的相关性研究
  • 批准号:
    30770042
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
应用基因剔除小鼠对全麻药物多重分子作用靶位研究
  • 批准号:
    30772076
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
枯草芽孢杆菌的特定DNA片段胞外分泌及其转化活性的研究
  • 批准号:
    30670041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
在固态基质表面进行的细菌自然遗传转化研究
  • 批准号:
    30470032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
麻醉药对两种新型脑神经钾离子通道-TASK、HCN分子作用机制
  • 批准号:
    30400422
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    陈向东
  • 依托单位:
国内基金
海外基金