调控番茄抗坏血酸氧化酶基因关键转录因子克隆与功能分析
结题报告
批准号:
31171974
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
张余洋
依托单位:
学科分类:
C1506.蔬菜与瓜果生长发育
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨静、蔡晓锋、李艳、杨从美、徐云龙
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中文摘要
抗坏血酸(AsA)是人体必须的抗氧化物质。植物AsA合成与代谢主要途径初现轮廓,关键酶基因基本明晰,然而其调控机制尚不明确。转录调控由于具强表达性和多位点协同效应而备受关注。本项目以番茄为材料,在本课题组抗坏血酸氧化酶基因(AO)和AO启动子结合蛋白基因(AOBP)工作基础上,从AsA代谢关键基因AO及其启动子出发,基于转录因子的识别、结合和转录过程,利用酵母单杂交和AO表达差异筛选转录因子,结合AO基因上游调控元件预测结合蛋白,从而获得候选的调控AO转录因子,通过一对一酵母单杂交或表达谱验证,确认调控AO关键转录因子。通过超量表达和RNAi抑制,阐明转录因子对AO调控机制,研究AO转录因子生物学功能,通过gfp核定位和转录激活分析研究AO转录因子特征。项目试图以发掘调控AO转录因子为切入点,为植物抗坏血酸合成与代谢调控提供依据,并创制维生素C含量提高的番茄新种质,具有重要理论和实际意义。
英文摘要
L-抗坏血酸(AsA, vitamin C),是植物和动物中重要生物活性的抗氧化剂。人类不能自主合成AsA,只能从膳食中获得。番茄(Solanum lycopersicum)是一种研究果实品质的模式植物,也是一种重要的蔬菜作物。番茄抗坏血酸的合成D-甘露糖/L-半乳糖途径中的相关基因的功能已比较清楚,但调控相关合成酶的转录因子尚还没有鉴定。本项目鉴定了一个与番茄抗坏血酸氧化酶基因AO启动子结合的Dof转录因子(SlDof22),转基因功能验证结合基因芯片技术阐述了转录因子SlDof22在番茄抗坏血酸含量积累中的作用机制。SlDof22蛋白可以和SlAO基因启动子中的CTTT串联重复元件特异性结合。SlDof22基因为组成型表达,在番茄各个组织中的表达量均较高。干涉SlDof22基因显著下调转基因植株叶片和果实中SlDof22基因的表达量,提高番茄叶片和果实AsA含量。在叶片和果实中AsA含量比对照分别提高33%和64%左右,分别达到72.2 mg/100 g FW和43.3 mg/100 g FW。转基因植株对200mM NaCl胁迫表现敏感。抗氧化和SOS途径相关基因表达水平分析表明SlDof22可能参与调控SlSOS1基因的表达;酵母单杂交结果证明SlDof22可以和SlSOS1基因启动子结合调控其表达。基因芯片分析结果表明,干涉SlDof22基因转基因植株破色期果实中显著影响与光合有关和糖类代谢有关的代谢途径,同时也影响了与次级代谢、胁迫和激素相关基因的表达。同时通过番茄抗坏血酸合成酶基因GMP启动子为靶位点,得到与之互作的HD-Zip I家族的转录因子SlHZ24。SlHZ24结合SlGMP3启动子上的调控元件。在SlHZ24的超量株系中,SlGMP3的表达水平显著提升,相应地,AsA含量升高;相反,在RNAi干涉株系中SlGMP3下调表达,AsA水平降低。说明了SlHZ24正调控ASA的积累。此外,SlHZ24不仅限于调控SlGMP3,它还可调控AsA代谢途径中的其它基因实现多点调控,如调控SlGMP4、SlGME2、SlGGP和SlcAPX等表达水平。EMSA也实验证明SlHZ24可结合SlGME2和SlGGP的启动子。此外,还发现超量表达SlHZ24转基因株系对氧化逆境的抗性提高。转录因子的发掘有助于提高对抗坏血酸合成积累调控的分子机制的认识。
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:2013
期刊:植物生理学报
影响因子:--
作者:张余洋;张俊红;李汉霞;叶志彪
通讯作者:叶志彪
Reducing AsA leads to leaf lesion and defence response in knock-down of the AsA biosynthetic enzyme GDP-D-mannose pyrophosphorylase gene in tomato plant.
番茄植株 AsA 生物合成酶 GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因敲低后,减少 AsA 导致叶片病变和防御反应
DOI:10.1371/journal.pone.0061987
发表时间:2013
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Zhang C;Ouyang B;Yang C;Zhang X;Liu H;Zhang Y;Zhang J;Li H;Ye Z
通讯作者:Ye Z
Genome-wide classification and expression analysis of nucleobase-ascorbate transporter (NAT) gene family in tomato
番茄核碱基-抗坏血酸转运蛋白(NAT)基因家族的全基因组分类和表达分析
DOI:10.1007/s10725-013-9864-x
发表时间:2014-05-01
期刊:PLANT GROWTH REGULATION
影响因子:4.2
作者:Cai, Xiaofeng;Ye, Jie;Li, Hanxia
通讯作者:Li, Hanxia
Genome-wide Analysis of Plant-specific Dof Transcription Factor Family in Tomato
番茄植物特异性 Dof 转录因子家族的全基因组分析
DOI:10.1111/jipb.12043
发表时间:2013-06-01
期刊:JOURNAL OF INTEGRATIVE PLANT BIOLOGY
影响因子:11.4
作者:Cai, Xiaofeng;Zhang, Yuyang;Ye, Zhibiao
通讯作者:Ye, Zhibiao
Tomato HD-Zip I transcription factor, SlHZ24, modulates ascorbateaccumulation through positively regulating the D-mannose/L-galactose pathway
番茄 HD-Zip I 转录因子 SlHZ24 通过正向调节 D-甘露糖/L-半乳糖途径来调节抗坏血酸积累
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Plant Journal
影响因子:7.2
作者:Li, Hanxia;Zhang, Junhong;Zhang, Yuyang;Ye, Zhibiao
通讯作者:Ye, Zhibiao
异柠檬酸裂解酶ICL调控番茄抗坏血酸合成代谢的分子机制
  • 批准号:
    32372696
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张余洋
  • 依托单位:
转录因子bHLH59调控番茄果实抗坏血酸生物合成的分子机制
  • 批准号:
    31972426
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    张余洋
  • 依托单位:
调控番茄抗坏血酸合成关键基因GME1的转录因子克隆及功能分析
  • 批准号:
    31672166
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张余洋
  • 依托单位:
锌指蛋白核酸酶定点突变番茄HP1基因提高果实色素研究
  • 批准号:
    30800756
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    张余洋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金