课题基金 / 基金详情

腾冲红花油茶花蜜抑菌蛋白筛选及其功能验证

批准号:
32060241
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
董坤
依托单位:
学科分类:
生理生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
董坤

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
花蜜蛋白生态功能是当今花蜜化学研究中最为活跃的领域。近年来,研究者相继从一些植物花蜜中分离出各种蛋白,并证明其中一些具有抑菌功能。研究表明模式植物烟草的花蜜蛋白通过氧化还原循环机制能抑制花蜜中微生物生长。然而已证实这一机制并非存在于所有植物中。我们前期研究表明,腾冲红花油茶花蜜总蛋白含量较高,且粗提蛋白能显著抑制油茶腐败花蜜中微生物生长,但目前有关该花蜜抑菌蛋白组成及其抑菌机制尚不清楚。因此,本项目拟以腾冲红花油茶花蜜为研究对象,1)利用双向电泳和质谱结果并结合生物信息学分析,明确微生物侵染下花蜜中差异表达蛋白的种类、注释其功能并筛选出候选抑菌蛋白;2)针对候选抑菌蛋白,利用酶活实验确定花蜜抑菌蛋白,利用克隆技术构建原核表达体系表达纯化抑菌蛋白并验证其抑菌效果;3)通过qRT-PCR技术检测花蜜抑菌蛋白基因响应微生物侵染的动态表达特征,以揭示腾冲红花油茶蜜腺组织防御微生物侵染的作用机制。
英文摘要
The ecological functions of nectar proteins have become the most active fields among the recent nectar biochemistry studies. Understanding the biochemical mechanisms by which plants respond to microbial infestation on nectar is a fundamental goal of plant pollinator biology. Previous studies have demonstrated that a variety of floral nectar proteins have been isolated from some plant nectar, and some of them have defensive functions against microbial invasion. The nectarins in the nectar of ornamental tobacco have been biochemically characterized and are likely to protect nectar from microbial infestation through the Nectar Redox Cycle. However, the novel biochemical mechanism is not found in all plants floral nectar. Our previous results had demonstrated that abundant proteins secreted into the nectar of Camellia reticulata had the function of anti-microorganism. Both these protein components and the mechanism of defense microbial infestation are still unclear. Therefore, this project is aimed at these aspects: (1) identify the nectar proteome against microbial infestation through the 2-DE, MALDI-TOF MS/MS, analyze functions of differently expressed proteins in the floral nectar and select candidate antimicrobial proteins by bioinformatics analysis; (2) explicate the antimicrobial functions of candidate antimicrobial protein by detecting enzyme activity in floral nectar and SDS PAGE gel, obtain antimicrobial protein by constructing the prokaryotic or eukaryotic expression system through the technology of clone, then confirm the effects of antimicrobial protein on microorganism growth; (3) use Real-time Quantitative PCR to determining the temporal expression of genes of antimicrobial proteins in the floral nectary when the floral nectar is under microbial infestation. This study will provide data to further understand the ecological roles of nectar proteins and fully elucidate the possible biochemical mechanism of nectar proteins defending microbial infestation in camellia reticulata.
腾冲红花油茶是云南特色油料经济作物,花蜜容易受微生物侵染。其花蜜并未快速腐败变质,仍能给访花者提供高质量报酬,但花蜜抑制微生物侵染的机制尚不清楚。因此本项目研究了野生居群腾冲红花油茶在不同限制访花者处理和不同花期中花蜜微生物多样性;分离和鉴定引起花蜜发酵和腐败的主要微生物,及其对花蜜理化性质的影响;分析了不同胁迫条件下花蜜中蛋白的种类及主要差异蛋白的抑菌功能;对响应微生物胁迫的花蜜代谢物进行了筛选和抑菌功能验证;分离筛选对花蜜酵母有抑制作用的花梗内生菌,并分析高效拮抗菌株的主要抗菌产物,多方面阐明了腾冲红花油茶抑制微生物侵染的机制。.研究表明花蜜微生物多样性受访花者和花期影响,尤其随着花朵衰败梅奇酵母丰度显著增加。花蜜发酵和腐败会引起花蜜理化性质改变,发酵花蜜、腐败花蜜微生物数量显著高于自然花蜜的微生物数量,引起花蜜发酵和腐败细菌是Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum、Erwinia sp.,真菌是Metschnikowia rancensis。质谱鉴定发现腾冲红花油茶花蜜中含有2889种蛋白质和704种代谢物,其中花蜜蛋白谷胱甘肽S-转移酶(GST)、葡聚糖内切-1,3-β-D-葡萄糖苷酶(GE)、茉莉酸诱导蛋白(JAS)、类甜蛋白(TLP)和几丁质酶(Chit)以及代谢物肉豆蔻酸(Myristic Acid)、12-甲基十四烷酸(12-Methyltetradecanoic Acid)和过氧化氢(H2O2)具有抑菌活性。丰富的花梗内生菌抗酵母潜力突出,从高效菌株Bacillus spizizenii和 Alternaria alternata代谢产物中筛选到多种拮抗花蜜酵母的物质。综上所述,引起腾冲红花油茶花蜜变质的主要原因是花蜜相关微生物的过度增殖,在微生物胁迫过程中,腾冲红花油茶分泌具有抑菌功能的蛋白和代谢物到花蜜中控制花蜜微生物过度繁殖,维持花蜜稳态。.通过项目实施,发表学术论文6篇(SCI论文3篇,中文核心期刊论文3篇)。获国家授权实用新型专利4项,获软件著作权2项。培养博士研究生1人(在读),硕士研究生2人,本科生9人。项目组成员2人获得云南省自然科学奖三等奖1项,2人晋升高一级职称或技术岗位。参加国内外学术会议11人次,学术报告交流4次。
西方蜜蜂对云南本地传粉蜜蜂多样性的影响及其生态机制
  • 批准号:
    31572339
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    董坤
  • 依托单位:
腾冲红花油茶有毒花蜜对传粉者偏好的影响及其化学机制
  • 批准号:
    31460577
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    47.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    董坤
  • 依托单位:
国内基金
海外基金