蜈蚣草砷液泡区隔化基因的挖掘和功能分析及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470549
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    87.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0310.污染生态学与恢复生态学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Arsenic contamination in the environment has become more serious in our country. It is more urgent to research and develop phytoremediation technology using a hyperaccumulator Pteris vittata, which provides a cost-effective and environmentally friendly option for land remediation. Previous studies have suggested that arsenic vacuole compartmentalization may play an important role in the As-hyperaccumulation in P. vittata, but the arsenic transport mechanisms of vacuole are largely unknown, and the identification of related genes are limited so far. This plan of the project is to identify more vacuole membrane protein genes involving in arsenic vacuole compartmentalization, by using the "1 KP program" which contains the transcriptome sequences of P. vittata, together with the early stage of the analysis of the vacuole membrane proteomics data of P. vittata in our lab. Then we tried to clone and characterization the function of the key target genes by bioinformatics analysis, subcellular localization, gene expression pattern analysis, yeast mutants and heterologous expression in Arabidopsis and so on. Furthermore, the Miscanthus with the features of wide adaptability and strong stress resistance is as genetically modified receptor for the identified and functional genes, to build engineering plant, for detecting arsenic enrichment ability and studying its application prospect. Our research is not only of great significance for understanding the arsenic hyperaccumulation mechanism P. vittata, but for breeding new engineering plant which can be used in phytoremediation, and provides the basis of the theory and application for the concrete implementation of phytoremediation technology.
我国砷污染严重,以砷超富集植物蜈蚣草为材料研发砷污染的植物修复技术迫在眉睫。砷液泡区隔化是蜈蚣草超富集的关键特性,研究蜈蚣草液泡膜砷转运和区隔化基因是该技术的重要环节,但目前为止,鉴定的相关基因有限,分子机制尚不清楚。本项目拟利用"1KP计划"近日公布的蜈蚣草"转录组序列",分析前期获得的蜈蚣草液泡膜蛋白质组学数据,鉴定液泡膜砷区隔化相关的蛋白,特别是蜈蚣草特有的蛋白,进而克隆得到目标蛋白基因;根据关键基因的特性,通过生物信息学分析、亚细胞定位、基因表达模式分析、酵母突变体和拟南芥异源表达等多种方法研究其功能;利用鉴定的功能基因,以适生性广、抗逆性强的芒草作为"载体"构建工程植株,对其进行砷富集能力检测以探讨其应用前景。研究结果不仅对深入了解蜈蚣草液泡区隔化的砷超富集机制具有重要意义,还可为培育用于植物修复新型工程植株挖掘分子元件,而且将为植物修复技术的具体实施提供理论和应用依据。

结项摘要

全球特别是我国砷污染严重,以砷超富集植物蜈蚣草为材料研发砷污染的植物修复技术迫在眉睫,蜈蚣草具有液泡区隔化的砷超富集特性,研究蜈蚣草砷转运和区隔化液泡膜蛋白是研发该技术的关键环节。本项目利用“1KP计划”公布的蜈蚣草“转录组序列”,分析了前期获得的蜈蚣草液泡膜蛋白质组学数据,鉴定了多个液泡膜砷区隔化相关的蛋白,进而针对目标蛋白基因进行了克隆;对其通过亚细胞定位验证、基因表达模式分析、酵母突变体和拟南芥异源表达等多种方法研究其功能。建立了适生性广、抗逆性强的芒草的再生体系和遗传转化体系,利用该功能基因,以芒草为“载体”构建工程植株,并对其砷抗性和砷富集能力进行了验证。本项目研究结果不仅对深入了解蜈蚣草液泡区隔化的砷超富集机制具有重要意义,还为培育用于植物修复新型工程植株挖掘了分子元件,可为植物修复技术的具体实施提供理论和应用依据。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Potential use of the Pteris vittata arsenic hyperaccumulation-regulation network for phytoremediation
Pteris vittata砷超积累调节网络在植物修复中的潜在用途
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2019.01.072
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Yan Huili;Gao Yiwei;Wu Lulu;Wang Luyao;Zhang Tian;Dai Changhua;Xu Wenxiu;Feng Lu;Ma Mi;Zhu Yong-Guan;He Zhenyan
  • 通讯作者:
    He Zhenyan

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  • 发表时间:
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  • 作者:
    何振艳;杨学习;徐文忠;麻密
  • 通讯作者:
    麻密
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    李显鹏
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    申红玲;何振艳;麻密
  • 通讯作者:
    麻密

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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