NRT1.1/ NPF6.3和钼酸根转运蛋白MOT1调控草莓植株NO3–吸收利用的作用机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801930
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1511.设施园艺学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

It’s urgent to solve the problem how to use nitrogen fertilizer rationally. Nitrate (NO3–) is the main nitrogen source of strawberry. The excessive application of nitrogen fertilizer not only increases the cost of planting, but also reduces the utilization of nitrogen fertilizer and pollutes the environment. So it is important for studying the genes to reduce fertilizer use and improve quality. NRT1.1/NPF6.3 is demonstrated to act as a transceptor (transporter and receptor) for NO3– and it can transport and sense NO3–. Molybdate transporter MOT1 can be involved into the assimilation and distribution process of MoO42- and participates in the NO3–assimilation process. In our preliminary studies, strawberries showed symptoms of nitrogen deficiency in the Mo deficiency condition, and MoO42- can regulate the expression of NRT1.1 and MoO42- induces the expression of MOT1. It is speculated that NRT1.1 and MOT1 may jointly regulate the absorption and utilization of NO3–. Therefore, we will study the interaction between the absorption and utilization of MoO42- and NO3– using the split-root system and isotopic labeling (99MoO42- and 15NO3–). We have cloned FaNRT1.1 and FaMOT1and will confirm the regulation of the absorption and utilization of NO3– through physiological and biochemical analysis and transgenic research, which will provide new molecular and physiology basis for improving the nitrogen utilization of strawberries.
合理利用氮肥是减肥增效中亟待解决的问题。硝态氮(NO3–)是草莓最主要的氮源,而氮肥的大量施用不仅增加了种植成本,而且降低了氮肥利用率。因此,研究提高NO3–利用的基因是减肥增效的关键科学问题。研究表明AtNRT1.1/NPF6.3能转运和感知NO3–,钼酸盐转运蛋白MOT1可以吸收分配钼酸根(MoO42-),参与NO3–的同化利用途径。申请人前期研究发现缺Mo条件下草莓表现出氮缺乏症状,MoO42-调控NRT1.1的表达,NO3–则诱导了MOT1的表达,推测NRT1.1和MOT1可能共同调控NO3–的吸收利用。为此,我们利用分根系统和同位素标记(99MoO42-和15NO3–)研究MoO42-和NO3–的吸收利用的相互影响,克隆了草莓中的FaNRT1.1和FaMOT1基因,通过生理生化分析和转基因手段进一步研究两者对NO3-的吸收利用的调控,为提高草莓的氮素利用率提供新的分子生理依据。

结项摘要

硝态氮(NO3–)是草莓最主要的氮源,而氮肥的大量施用增加种植成本,降低氮肥利用率。钼(Mo)是植物生长发育所必需的一种微量元素,参与到植物的氮代谢中。NRT1.1作为NO3–的‘收发器’能转运和感知NO3–,钼酸盐转运蛋白MOT1可以吸收分配MoO42-,参与NO3–的同化利用过程。然而NRT1.1和MOT1如何共同调控NO3–的吸收利用尚不清楚。本研究利用分根系统和同位素标记(99MoO42-和15NO3–)发现,NO3-显著提高草莓99MoO42-吸收量。MoO42-显著提高草莓15NO3-含量。利用GUS染色研究发现Mo能够增强NRT1.1活性,NO3-能够增强MOT1活性。本硏究获得了草莓沉默植株(FvMOT1RNAi和FvNRT1.1RNAi)和拟南芥过表达植株(35S:FvMOT1和35S:FvNRT1.1)。NO3-能够诱导35S:FvMOT1植株MOT1的表达,使得Mo浓度显著升高。FvMOT1RNAi植株NRT1.1的表达下降,15NO3–吸收速率和15NO3–含量降低,使得15NO3–的利用率降低,35S:FvMOT1植株表现出相反的趋势。表明MOT1通过对MoO42-吸收转运来实现对NO3–利用的调控,从而负反馈调节NRT1.1对NO3-的吸收。沉默掉NRT1.1后,植株的MOT1表达水平下降,使得Mo浓度也降低。35S:FvNRT1.1植株的MOT1表达水平和Mo浓度得以提高。和FvNRT1.1RNAi植株相比,35S:FvNRT1.1植株15NO3–吸收速率显著提升,15NO3–含量增多,15NO3–的利用率显著提高。表明NRT1.1通过调控 MOT1的吸收转运活性来实现对MoO42-吸收的调控,从而调控NO3–的同化利用。以上研究为利用基因工程选育草莓氮素利用新品种提供新的分子生理依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Integrated Analysis of Molybdenum Nutrition and Nitrate Metabolism in Strawberry
草莓钼营养与硝酸盐代谢的综合分析
  • DOI:
    10.3389/fpls.2020.01117
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Frontiers in Plant Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li Liu;Hongmei Shi;Shaoxuan Li;Mingyue Sun;Rui Zhang;Yongmei Wang;Fengshan Ren
  • 通讯作者:
    Fengshan Ren
植物中氮素感知和信号的研究进展
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2018.0008
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘利;李秀杰;韩真;张庆田;李晨;陶吉寒;李勃
  • 通讯作者:
    李勃
Calcium signaling networks mediate nitrate sensing and responses in Arabidopsis
钙信号网络介导拟南芥中的硝酸盐传感和响应
  • DOI:
    10.1080/15592324.2021.1938441
  • 发表时间:
    2021-06-24
  • 期刊:
    PLANT SIGNALING & BEHAVIOR
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Li;Gao, Huanhuan;Li, Bo
  • 通讯作者:
    Li, Bo
钼酸钠和抑制剂钨酸钠对草莓幼苗氮 代谢关键酶与15N 吸收利用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    山东农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘利;韩真;李勃;陶吉寒
  • 通讯作者:
    陶吉寒

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  • 通讯作者:
    刘利
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  • 发表时间:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    吴明阳;赵旭;计伟;程耀楠;刘利;刘献礼
  • 通讯作者:
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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

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          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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