利用“组学”方法解析岩溶高钙环境下华南忍冬叶片腺体储钙和气孔泌钙的代谢网络

批准号:
31270373
项目类别:
面上项目
资助金额:
82.0 万元
负责人:
栗茂腾
依托单位:
学科分类:
C0208.植物资源保护与利用
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
付春华、肖靓、王晓东、尹永泰、林志伟、罗洁、邱慧君、桂欣
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中文摘要
碳酸盐岩风化成土过程造就了岩溶生态系统土壤的富钙性,对岩溶区植物适应高钙机制进行研究,可为岩溶区植被恢复提供理论和实践依据。前期研究表明:腺体储钙和气孔泌钙是岩溶高钙适生植物华南忍冬适应高钙环境的两种主要方式,但腺体储钙和气孔泌钙的分子机制尚不明确。本研究以非岩溶低钙土壤栽培的华南忍冬为对照,以岩溶高钙土壤栽培华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的叶片为材料,在能谱和激光共聚焦显微镜分析腺体不同储钙阶段腺体内钙含量和气孔泌钙不同阶段气孔及周围细胞钙含量的基础上,利用RNA-Seq技术结合蛋白质组学技术对比分析腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的基因表达谱和蛋白质表达谱,找到差异表达的关键酶基因和蛋白质,并对差异基因和差异蛋白质对应基因进行转基因功能验证,为解析华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙的代谢网络及培育新的华南忍冬种质资源打下基础。
英文摘要
High level of calcium in karst ecosystem was formed in the process of weathering pedogenesis of numerous carbonate rocks. Research on the adaptation mechanism for plant that growth in karst area could provide the theoretical and practical basis for vegetation recovery. Take the Lonicera confusa which can suitable for grown in karst area as research object, the gland storing and stomata secreting calcium are the two main adative modes for this plant to high level of calcium content in karst area were observed previous. However, the molecular mechanism of these two adative modes was remained unclear. In this project, the Lonicera confusa that cultivated in non-karst area with lower calcium was used as control, the calcium content in glands in different developmental stages and stomata in different calcium secreting stages were analyzed that cultivated in karst area by using energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX) and laser scanning confocal microscope(LSCM), the gene and protein expression profiles were analyzed by using RNA sequencing combined with two dimensional electrophoresis(2-DE) of protein techniques in order to found the differentially expressed genes and proteins. The function of these differentially expressed genes and proteins were verified by using fluorescence quantitative PCR and transgenic plants. The results can provide us a basis for construction the metabolic network for gland storing and stomata secreting calcium process and cultivate the new germplasm resources of Lonicera confusa.
碳酸盐岩风化成土过程造就了岩溶生态系统土壤的富钙性,对岩溶区植物适应高钙机制进行研究,可为岩溶区植被恢复提供理论和实践依据。前期研究表明:腺体储钙和气孔泌钙是岩溶高钙适生植物华南忍冬适应高钙环境的两种主要方式,但腺体储钙和气孔泌钙的分子机制尚不明确。本研究以非岩溶低钙土壤栽培的华南忍冬为对照,以岩溶高钙土壤栽培华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的叶片为材料,利用能谱和激光共聚焦显微镜分析了腺体不同储钙阶段腺体内钙含量和气孔泌钙不同阶段气孔及周围细胞钙含量;同时利用RNA-Seq技术结合蛋白质组学技术对比分析腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的基因表达谱和蛋白质表达谱,找到差异表达的关键酶基因和蛋白质,并对差异基因和差异蛋白质对应基因进行转基因功能验证,为解析华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙的代谢网络及培育新的华南忍冬种质资源打下基础。.研究结果表明:大量Ca2+被根系吸收后,通过Ca2+转运系统运输到叶片表面腺体和气孔周边细胞,并最终通过叶片表面腺体和部分气孔分泌到植物体外,该过程势必涉及了钙离子的吸收、转运以及腺体储存和气孔分泌等多个过程;针对钙离子诱导后的金银花转录组和蛋白质组学分析研究发现,Carbohydrate metabolism,Amino acid metabolism,Energy metabolism,Lipid metabolism在钙离子短期诱导和长期诱导后均有较大变化,同时与Excretory system相关的代谢以及钙离子诱导的转运蛋白等均被发现;根据这些基因表达变化构建了华南忍冬吸收转运钙离子的代谢网络,并对部分基因进行了转基因功能验证。对于华南忍冬有关腺体储钙和气孔泌钙可能的分子机理以及特异的钙转运蛋白(通道)及其调控途径还未见相关报道。
期刊论文列表
专著列表
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Genome-Wide Identification and Characterization of MicroRNAs and Target Genes in Lonicera japonica.
金银花 MicroRNA 和靶基因的全基因组鉴定和表征
DOI:10.1371/journal.pone.0164140
发表时间:2016
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Xia H;Zhang L;Wu G;Fu C;Long Y;Xiang J;Gan J;Zhou Y;Yu L;Li M
通讯作者:Li M
Different Gene Expression Patterns between Leaves and Flowers in Lonicera japonica Revealed by Transcriptome Analysis.
转录组分析揭示金银花叶和花基因表达模式的差异
DOI:10.3389/fpls.2016.00637
发表时间:2016
期刊:Frontiers in plant science
影响因子:5.6
作者:Zhang L;Long Y;Fu C;Xiang J;Gan J;Wu G;Jia H;Yu L;Li M
通讯作者:Li M
Characterization and molecular interpretation of the photosynthetic traits of Lonicera confusa in Karst environment.
喀斯特环境下忍冬光合特性的表征及分子解释
DOI:10.1371/journal.pone.0100703
发表时间:2014
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Wu G;Jia H;Huang Y;Gan L;Fu C;Zhang L;Yu L;Li M
通讯作者:Li M
甘蓝型油菜含油量uqA9-12位点70kb区间的精细定位和候选基因功能分析
- 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:栗茂腾
- 依托单位:
甘蓝型油菜种子发育过程中含油量动态QTL检测及阶段性油脂积累关键候选基因鉴定
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:栗茂腾
- 依托单位:
甘蓝型油菜种子不同组织含油量无损三维检测及其形成的分子机理研究
- 批准号:31871656
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:栗茂腾
- 依托单位:
甘蓝型油菜LPATs基因克隆及其调控含油量及品质的分子机理
- 批准号:31671721
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:栗茂腾
- 依托单位:
化学杂交剂SX-1诱导甘蓝型油菜雄性不育发生的网络解析
- 批准号:31471532
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:92.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:栗茂腾
- 依托单位:
利用蛋白质组学方法解析油菜特高含油量形成的分子机理
- 批准号:31171582
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:栗茂腾
- 依托单位:
不同生境栽培条件下甘蓝型油菜脂肪酸组分QTL分析
- 批准号:31071447
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:栗茂腾
- 依托单位:
岩溶高钙环境下适生药材金银花叶片泌钙的分子机制研究
- 批准号:30600074
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:栗茂腾
- 依托单位:
国内基金
海外基金
