产胶植物SRPP/REF蛋白家族进化分析及其关键蛋白转化橡胶草研究
批准号:
31860068
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
39.0 万元
负责人:
靳翔
依托单位:
学科分类:
C0204.水分和营养物质的运输与代谢
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
易小平、仝征、王丹、王勇、白鹤、李佳文、张雅倩
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中文摘要
橡胶粒子是天然橡胶合成和储存的场所,其膜表面丰度最高的蛋白是小橡胶粒子膜蛋白(SRPP)和橡胶延伸因子(REF)。SRPP和REF属于同一个基因家族,产胶植物中SRPP/REF并不是一个高度保守的家族,其蛋白的序列和成员数量均差异较大。我们推测不同起源的产胶植物基因组内可能都发生了SRPP/REF家族的扩张,其中的关键成员在天然橡胶合成中发挥重要的作用。我们的前期研究还发现橡胶树中该家族蛋白的磷酸化修饰在天然橡胶合成中发挥重要作用。本项目拟对产胶植物的SRPP/REF蛋白家族进行进化、基因及蛋白表达谱、亚细胞定位分析,鉴定产胶植物共有的关键成员,并利用双向电泳和液质联用系统测定其磷酸化修饰,进一步在天然橡胶合成模式植物橡胶草中进行遗传转化验证关键成员的功能及其磷酸化修饰的调控作用。研究结果有助于加深对SRPP/REF家族起源和功能的理解,并为分子遗传育种改良橡胶树提供新的基因靶点。
英文摘要
Rubber particles are the natural rubber biosynthesis and storage organelles. The most abundant proteins on the membrane of rubber particles are small rubber particle protein (SRPP) and rubber elongation factor (REF), which belong to the same gene family. The SRPP/REF family is not highly conserved among rubber-producing plants as the protein sequences and number of family members are different. We assume that SRPP/REF family has expanded among rubber-producing plants of different origins. We also found that phosphorylation of SRPP/REF family proteins played important roles in natural rubber biosynthesis. This research project plans to investigate the evolutionary relations, transcript and protein expression profiles, sub-cellular location of SRPP/REF family among rubber-producing plants to identify key family members common in rubber-producing plants and further determine the phosphorylation profiles of SRPP/REF proteins using LC-MS/MS system. Furthermore, validate the genetic function of the key SRPP/REF members and their phosphorylation sites using transgenic system in rubber grass. The results will be helpful for better understanding of the origins and functions of SRPP/REF family, as well as provide novel target genes for molecular genetic breeding of rubber tree.
小橡胶粒子蛋白(small rubber particle protein, SRPP)及其同源蛋白橡胶延伸因子(rubber elongation factor, REF)是橡胶粒子膜表面丰度最高的蛋白。在非产胶模式植物如拟南芥,水稻中也存在SRPP/REF家族成员,结合在大戟科、菊科中均存在产胶植物的事实,本项目提出通过进化,转录组,磷酸化蛋白组整合分析产胶植物SRPP/REF家族蛋白,探究SRPP/REF蛋白家族扩张对天然橡胶合成的意义,并鉴定该家族中对产胶具重要作用的关键蛋白,为将来利用SRPP/REF蛋白家族成员改良产胶植物性状提供研究基础。.系统发育分析发现SRPP/REF家族仅在双子叶植物中发生了功能分化,分成3个亚家族,而已知的产胶植物主要是亚家族III发生了显著扩张,如橡胶草拥有1个亚家族I成员,1个亚家族II成员,跟模式植物拟南芥相同,但有9个亚家族III成员。进一步的转录组,定量蛋白组,WB分析表明,有5个亚家族III成员在产胶组织中有较高的表达水平,其中SRPP3,4,8,10在橡胶草中显著高于几乎不含胶的同属近缘植物蒙古蒲公英,而REF1在两种植物中表达水平基本相同。同时我们鉴定到在SRPP3,4,10和REF1蛋白发生磷酸化修饰,定量分析表明这四个蛋白在橡胶草中的磷酸化水平显著高于蒙古蒲公英。因此我们选定SRPP3,4,10和REF1进行后续遗传转化验证其表达和磷酸化修饰在天然橡胶合成过程中的作用。.基于上述研究,我们还分析了MPK和CPK两个激酶家族的进化特征,筛选出潜在的与产胶功能关联密切的家族成员,验证是否磷酸化SRPP/REF家族的关键成员。进一步还开展了橡胶草野生材料的群体遗传研究,从142个SSR位点和10个橡胶草群体中鉴定出4个与含胶量显著关联的基因,为未来通过分子育种提高橡胶草产胶性状提供了坚实的理论基础,具有良好的应用前景。.
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:10.3390/plants9010032
发表时间:2019-12
期刊:Plants
影响因子:--
作者:Liping Zhu;Bowen Zheng;Wangyang Song;Hongbin Li;Xiang Jin
通讯作者:Liping Zhu;Bowen Zheng;Wangyang Song;Hongbin Li;Xiang Jin
Evolutionary and functional analyses demonstrate conserved ferroptosis protection by Arabidopsis GPXs in mammalian cells
进化和功能分析证明拟南芥 GPX 在哺乳动物细胞中具有保守的铁死亡保护作用
DOI:10.1096/fj.202000856r
发表时间:2021
期刊:The FASEB Journal
影响因子:--
作者:Wangyang Song;Shan Xin;Meng He;Susanne Pfeiffer;Aiping Cao;Hongbin Li;Joel A. Schick;Xiang Jin
通讯作者:Xiang Jin
产胶植物Sec23/Sec24蛋白调控橡胶粒子发育的机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:35万元
- 批准年份:2020
- 负责人:靳翔
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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