基于蜈蚣草FOX-Hunting系统的砷积累相关基因的挖掘和功能分析

批准号:
31370299
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
麻密
依托单位:
学科分类:
C0206.植物激素与生长调节物质
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
何振艳、许文秀、陈焱山、申红玲、闫慧莉
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中文摘要
砷是一种生物体非必需毒性元素。砷污染是一个全球性问题,其危害在于可以通过农作物进入人体而引发严重的健康风险。随着公众对食品安全的高度关注,如何降低农作物中砷积累成为国家经济和社会发展中迫切需要解决的关键科学问题之一。本项目拟从砷超富集植物蜈蚣草中挖掘砷积累关键基因,用于在水稻中的可控表达,旨在阻断砷向谷粒中的转运和积累。对于基因组信息甚少的蕨类植物蜈蚣草,我们采用新的功能基因挖掘策略,构建了其FOX-Hunting系统(Full-length cDNA Over-eXpressing gene hunting system),本项目将在此基础上,通过表型分析,挖掘关键基因,并对其表达产物进行表达模式分析和亚细胞定位,以揭示砷超富集植物中砷是如何转运并富集于羽叶的分子机制;通过不同启动子控制砷转运关键基因的表达,为抗污染且低积累砷的农作物的分子设计和模块育种提供理论依据和实现途径。
英文摘要
Arsenic (As) is an element that is nonessential for and toxic to organisms. Arsenic contamination in the environment is a global problem, its accumulation in food crops may lead to the serious health risks to humans. With a high degree of public awareness of food safety concerns, how to reduce arsenic accumulation in crops becomes one of the key scientific issues of the economic and social development. This project will discover some arsenic accumulation key genes from a arsenic hyperaccumulator Pteris vittata, and transform to rice to controllable expression, aimed at inhibiting the transport and accumulation of arsenic in the grain. Because little has known about the genomic information in the fern, we have adopted a new strategy of functional gene identification and build its FOX-Hunting System (Full-length cDNA Over-eXpressing gene hunting system). Based on this system, the project will use phenotypic analysis, expression pattern analysis and subcellular localization to reveal the molecular mechanisms of arsenic transport and accumulation in arsenic hyperaccumulator, and to provide some theoretical basis for the molecular breeding of low accumulation of arsenic in crops.
砷污染是一个全球性问题,其危害在于可以通过农作物进入人体而引发严重的健康风险。在过去四年中,本项目基于此前建立的FOX-Hunting系统,从砷超富集植物蜈蚣草中挖掘砷积累关键基因,得到了一个水通道蛋白PvTIP4;1。酵母突变体功能互补实验表明,PvTIP4;1介导了As(III)的转运。将该水通道蛋白基因在拟南芥体系中异源表达,发现转基因拟南芥植株中砷含量增加,且对As(III)更加敏感,证实该水通道蛋白参与As(III)吸收。亚细胞定位和组织定位研究表明,PvTIP4;1定位于蜈蚣草根的质膜上。通过将PvTIP4;1与其它物种的TIP4s进行氨基酸序列比对,发现其Ar/R结构域的LE1位点具有特殊性。进一步通过点突变实验探究了LE1位点对蛋白功能的影响,并借助模拟蛋白三维结构分析了该位点突变对水通道蛋白孔径的影响,结果证明PvTIP4;1的LE1是一个功能位点。本项目的研究结果不仅为蜈蚣草砷超富集分子机制的阐明提供了重要线索,还可为运用生物技术手段培育用于植物修复的新型工程植株提供分子元件。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2014
期刊:植物生理学报
影响因子:--
作者:申红玲;何振艳;麻密
通讯作者:麻密
An Arabidopsis mutant of inositol pentakisphosphate 2-kinase AtIPK1 displays reduced arsenate tolerance
拟南芥肌醇五磷酸 2-激酶 AtIPK1 突变体表现出砷酸盐耐受性降低
DOI:10.1111/pce.12623
发表时间:2016
期刊:Plant Cell and Environment
影响因子:7.3
作者:Sun Yang-Yang;Xu Wen-Zhong;Wu Li;Wang Ruo-Zhong;He Zhen-Yan;Ma Mi
通讯作者:Ma Mi
The fronds tonoplast quantitative proteomic analysis in arsenic hyperaccumulator Pteris vittata L.
砷超积累植物 Pteris vittata L 的叶液泡膜定量蛋白质组学分析。
DOI:10.1016/j.jprot.2014.01.029
发表时间:2014-06
期刊:Journal of Proteomics
影响因子:3.3
作者:Shen HL;He ZY;Yan HL;Xing ZN;Chen YS;Xu WX;Xu WZ;Ma M
通讯作者:Ma M
An aquaporin PvTIP4;1 from Pteris vittata may mediate arsenite uptake
来自 Pteris vittata 的水通道蛋白 PvTIP4;1 可能介导亚砷酸盐的吸收
DOI:10.1111/nph.13637
发表时间:2016-01-01
期刊:NEW PHYTOLOGIST
影响因子:9.4
作者:He, Zhenyan;Yan, Huili;Ma, Mi
通讯作者:Ma, Mi
内质网应激参与镉诱发的植物细胞程序性死亡的机制研究
- 批准号:31170164
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:56.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:麻密
- 依托单位:
利用镉离子比率荧光探针研究镉诱导的细胞程序化死亡过程中NO的作用机制
- 批准号:90713030
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:麻密
- 依托单位:
蜈蚣草对砷吸收、转运和富集的分子机制研究
- 批准号:30670171
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:麻密
- 依托单位:
砷在植物细胞内转运的分子机制研究
- 批准号:30570138
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:麻密
- 依托单位:
蜈蚣草跨膜转运蛋白基因在砷超富集中的功能研究
- 批准号:30370127
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:麻密
- 依托单位:
植物重金属抗性关键基因的克隆及其在植物修复中的功能
- 批准号:30170086
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:18.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:麻密
- 依托单位:
紫羊茅草重金属抗性分子机理的研究
- 批准号:39870061
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:13.0万元
- 批准年份:1998
- 负责人:麻密
- 依托单位:
生长素及细胞分裂素基因对植物生长发育调控的研究
- 批准号:39470158
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:1994
- 负责人:麻密
- 依托单位:
国内基金
海外基金
