莲种胚特异性脱水素蛋白DHN Rab18对胚胎晚期脱水细胞的生理保护机制研究

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中文摘要
植物失水将引起细胞伤害甚至死亡,植物种胚具有耐严重脱水且保持细胞活力的罕见特性。莲子寿命极长,莲胚具有强大的抗逆保护能力,申请人前期筛选到LEA家族脱水素DHN Rab18在成熟莲胚中显著富集,并发现此蛋白可显著提升离体细胞极度脱水后的细胞活性,但其保护机制尚不明确。本项目拟开展抗逆生理检测与蛋白组学技术,明确种胚脱水生理特征,构建蛋白调控网络;通过启动子转基因检测与酵母单杂技术,分析莲Rab18应答模式与转录调控机制;应用Rab18同源转化实验,根据基因定位、种子衰老检测、胁迫耐受评价等,确定Rab18的作用靶点与逆境保护功能;利用体外实验体系,明确Rab18对蛋白活性、质膜系统、离子平衡、ROS清除的调控作用,结合蛋白二级结构、胞质水合性质与热物性分析,阐明Rab18对生物大分子的保护机制。本项目可进一步完善植物脱水逆境生理的理论基础,为改善植物抗逆性、种质资源保存与创新提供科学依据。
英文摘要
Water is the most important element for any living organism. Dehydration of a living cell has great physical and chemical effects on cellular and macromolecular structures and usually causes irreparable changes, which ultimately lead to cell death. Most angiosperms do not survive when the relative cellular water content is below 60%. In higher plants, orthodox seeds or pollen grains with low water content can maintain germination ability for years or decades under favorable conditions, and desiccation tolerance is a prerequisite for seeds to acquire longevity. Recent studies found that late embryogenesis abundant (LEA) proteins were induced by dehydration and abscisic acid, and played an important role in desiccation tolerance during seed maturation. Lotus (Nelumbo nucifera) seed has the characteristic of longevity and can be stored for thousands of years. In our previous study, we used embryology and western blot technology to screen an important LEA family protein, dehydrin Rab18, which significant enriched in seed embryo and protected the cell during late embryogenesis. Dehydrin (DHN) can protect nucleic acids, protein and membrane structure, which is closely related to the stress tolerance in plants. This project intends to explore the protection mechanism of DHN Rab18 expression regulation by the promoter cloning and cis-acting element analysis; to determine the subcellular localization of the protein by immuno electron microscopy and protein transient expression technologies; furthermore, application of in vivo and in vitro protein function validation, proteomics, combined with biological physics, and molecular structure analyses reveal the protein protective effect on membrane system, ROS metabolism, antioxidant system, ion affinity, enzyme activity, and cell hydration characteristics. Elucidate the structural and functional differences and cell protective mechanism of DHN Rab18 under complex stress conditions. This study will provide a new insight for improving plant stress tolerance, and supplement theoretical foundation for plant desiccation tolerance regulation and utilization.
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:10.11931/guihaia.gxzw202107003
发表时间:2022
期刊:广西植物
影响因子:--
作者:王公达;褚云霞;徐政;张荻;章毅颖
通讯作者:章毅颖
In vivo protective effect of late embryogenesis abundant protein (ApSK3 dehydrin) on Agapanthus praecox to promote post-cryopreservation survival
晚期胚胎发生丰富蛋白(ApSK3脱水蛋白)对百子莲的体内保护作用,促进冷冻保存后的存活
DOI:10.32604/biocell.2022.021314
发表时间:2022
期刊:Biocell
影响因子:1.2
作者:TINGTING HUANG;SHAN DENG;JIANGYUAN SHENG;DI ZHANG
通讯作者:DI ZHANG
Oxidative stress protective function of ApY2SK2 dehydrin: a late embryogenesis abundant protein in embryogenic callus of Agapanthus praecox to promote post-cryopreservation survival
ApY2SK2脱水蛋白的氧化应激保护功能:百子莲胚胎发生愈伤组织中胚胎发生后期丰富的蛋白质,可促进冷冻保存后的存活
DOI:10.1007/s11240-022-02261-0
发表时间:2022-03
期刊:Plant Cell, Tissue and Organ Culture
影响因子:--
作者:Tao Liu;Yiying Zhang;Yunxia Chu;Hairong Chen;Li Ren;Di Zhang
通讯作者:Di Zhang
DOI:--
发表时间:2023
期刊:植物生理学报
影响因子:--
作者:刘涛;盛江源;陈海荣;章毅颖;张荻
通讯作者:张荻
DOI:10.17221/62/2020-hortsci
发表时间:2022-02
期刊:Horticultural Science
影响因子:1.192
作者:Xin Li;Di Zhang;Jun Xu;Jun Jiang;Hongwei Jiang
通讯作者:Xin Li;Di Zhang;Jun Xu;Jun Jiang;Hongwei Jiang
金属基复合材料发展战略研讨会
- 批准号:52142104
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:10万元
- 批准年份:2021
- 负责人:张荻
- 依托单位:
莲种胚特异性脱水素(Rab18)的细胞保护功能与体外应用技术研究
- 批准号:21ZR1434200
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:张荻
- 依托单位:
生物分级构型磁性复合材料制备及磁光效应研究
- 批准号:51971133
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:张荻
- 依托单位:
脱水素蛋白在超低温复合逆境中对百子莲胚性细胞的保护机制研究
- 批准号:31670693
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:张荻
- 依托单位:
超低温保存过程中ROS介导的细胞凋亡对百子莲胚性愈伤组织冻后成活率的影响机制
- 批准号:31300580
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:张荻
- 依托单位:
金属材料的仿生复合制备与性能研究
- 批准号:51131004
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:260.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:张荻
- 依托单位:
具有三维周期分级结构的金属SPP材料的制备及光特性研究
- 批准号:51171110
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:张荻
- 依托单位:
遗态与自组装复合材料的制备及电磁屏蔽性能研究
- 批准号:50671065
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:33.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:张荻
- 依托单位:
遗态材料的制备科学研究
- 批准号:50371055
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:张荻
- 依托单位:
生态陶瓷金属复合材料的基础研究
- 批准号:50271041
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:张荻
- 依托单位:
国内基金
海外基金
