一氧化氮调控红树植物白骨壤盐腺泌盐的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31300505
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1605.树木生物学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Nitric oxide (NO), as a multifunctional bioactive molecule, is involved in plant growth and development, as well as the resistant responses to various environmental stresses. Previous studies have reported that NO remarkably enhanced the salt tolerance in halophytes. Salt secretion by specific glands represents an avoidance strategy that permits the regulation of intracellular ionic homeostasis in some halophytes. Our previous studies indicated that NO played an important role in modulating the salt secretion by salt glands of a salt-secreting mangrove plant, Avicennia marina. While the detailed molecular mechanisms of NO-modulated salt secretion is not very clear yet. In this project, we first analyze the effects of NO on salt secretion in salt glands of A. marina at the physiological level, then further reveal the relationships between salt secretion and ion transport proteins. Secondly, we try to study the effects of NO produced by different NO biosynthesis pathways on development of salt glands and salt secretion using the inhibitors of NO synthesis. For further clarify the molecular mechanism of NO-modulated salt secretion of salt glands, the salt gland cells will be separated and collected by laser capture microdissection technique. Some critical proteins and genes, whose expression levels are significantly changed under high NO level, will be identified by comparative proteomic analysis and whole transcriptome analysis. The roles of these proteins and genes in salt secretion will be analyzed in further study. All of these results will taken together to explain the molecular mechanisms and regulatory network responsible for NO-modulated salt secretion in salt glands, which will help us to reveal the mechanisms of salt tolerance in salt-secreting plant and find some critical genes involved in plant salt tolerance.
一氧化氮(nitric oxide,NO)作为一种多功能的信号分子广泛参与植物的生长发育过程并可对多种环境胁迫做出应答。已有研究表明NO可显著提高盐生植物的耐盐性。盐腺作为泌盐盐生植物最显著的形态结构,在调节离子平衡,提高植物耐盐性等方面发挥重要作用。我们前期研究结果表明,NO可调控泌盐红树植物白骨壤盐腺的泌盐,但其分子机制仍不清楚。本项目首先在生理水平深入分析NO对白骨壤盐腺泌盐的调控作用,揭示与离子转运蛋白的关系;其次,利用特异性NO产生抑制剂研究不同NO产生途径对白骨壤盐腺发育及盐腺泌盐的不同影响。在分子机制的研究方面,我们利用激光捕获显微切割技术分离纯化盐腺细胞,结合差异蛋白质组学和高通量转录组测序技术,寻找盐腺细胞中对NO明显响应的蛋白和基因,并分析其在泌盐中的作用。本项目对探索NO调控白骨壤盐腺泌盐的分子机制及信号网络,发掘关键耐盐基因,揭示泌盐红树植物的耐盐机制具有重要意义。

结项摘要

土壤盐渍化是人类面临的严重生态危机之一,日益威胁着人类赖以生存的土地资源,对盐生植物的耐盐机理的研究尤为重要。一氧化氮(nitric oxide,NO)作为一种多功能的信号分子广泛参与植物的生长发育过程并可对多种环境胁迫做出应答。已有研究表明NO可显著提高盐生植物的耐盐性,而对其内在机制却知之甚少。本项目选择典型泌盐红树植物白骨壤为研究对象,利用2-DE和iTRAQ差异蛋白组学系统研究一氧化氮调控白骨壤泌盐的分子机制。叶片蛋白组学研究发现:盐胁迫条件下,mRNA的转录和蛋白的合成受到抑制,其中CSP41A在叶绿体中起到重要的调控作用, 而HSP蛋白作为分子伴侣来保证蛋白的正确折叠;NO通过调节转录因子的表达来提高白骨壤的抗盐能力。盐胁迫条件下,白骨壤光合能力的下降是由于非气孔因素造成的,主要原因是由于与暗反应相关的蛋白的降解。而NO则通过提高与叶绿体合成相关的蛋白的表达来部分恢复光合作用。盐胁迫降低了白骨壤能量代谢和初级产物代谢从而引起植物生长缓慢,而NO在到一定程度上恢复白骨壤的能力代谢及初级产物合成。通过对白骨壤叶片上表皮进行蛋白提取并做同位素标记进行高通量色谱扫描后发现,盐胁迫会刺激植物体内囊泡的产生和运输,使体内多余的盐离子在液泡内富集,并通过囊泡运输的方式,将液泡内富集的钠离子排除体外,从而达到泌盐的效果。本研究对阐明NO调控植物盐腺泌盐的信号网络、揭示 NO 调控的盐生植物的耐盐机制、在未来利用基因工程手段培育耐盐植物等方面均具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Proteome and calcium-related gene expression in Pinus massoniana needles in response to acid rain under different calcium levels
不同钙水平下马尾松针叶响应酸雨的蛋白质组和钙相关基因表达
  • DOI:
    10.1007/s11104-014-2086-9
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Plant and Soil
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Chen; Juan;Wu; Fei-Hua;Pei; Zhen-Ming;Zheng; Hai-Lei
  • 通讯作者:
    Hai-Lei
Hydrogen sulfide alleviates zinc toxicity by reducing zinc uptake and regulating genes expression of antioxidative enzymes and metallothioneins in roots of the cadmium/zinc hyperaccumulator Solanum nigrum L.
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Plant and Soil
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Gao; Gui-Feng;Simon; Martin;Ghoto; Kabir;Zheng; Hai-Lei
  • 通讯作者:
    Hai-Lei
Proteomic Analysis Reveals Differences in Tolerance to Acid Rain in Two Broad-Leaf Tree Species, Liquidambar formosana and Schima superba
蛋白质组学分析揭示两种阔叶树枫香和木荷对酸雨耐受性的差异
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0102532
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    PLos One
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen J;Hu WJ;Wang C;Liu TW;Chalifour A;Chen J;Shen ZJ;Liu X;Wang WH;Zheng HL
  • 通讯作者:
    Zheng HL
Insight into the long-term effect of mangrove species on removal of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) from BDE-47 contaminated sediments
深入了解红树林物种对去除 BDE-47 污染沉积物中多溴二苯醚 (PBDE) 的长期影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Science of The Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Chao Wang;Zhi-Jun Shen;Gui-Feng Gao;Hai-Lei Zheng
  • 通讯作者:
    Hai-Lei Zheng
Comparative Proteomic Analysis of Differential Responses of Pinus massoniana and Taxus wallichiana var. mairei to Simulated Acid Rain
马尾松和红豆杉差异响应的比较蛋白质组分析。
  • DOI:
    10.3390/ijms15034333
  • 发表时间:
    2014-03-12
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Hu WJ;Chen J;Liu TW;Simon M;Wang WH;Chen J;Wu FH;Liu X;Shen ZJ;Zheng HL
  • 通讯作者:
    Zheng HL

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糖皮质激素及NAC对腺病毒E1A蛋白上调IL-8及ICAM-1的抑制作用
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金黄色葡萄球菌新型肠毒素I双抗夹心-酶联免疫检测方法的建立
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  • 发表时间:
    2016
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  • 作者:
    朱安妮;唐俊妮;赵燕英;汤承;陈娟;刘骥
  • 通讯作者:
    刘骥

其他文献

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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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