反义寡聚脱氧核苷酸抑制技术在植物学领域的开拓及其作用机理的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31370389
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    孙传信
  • 依托单位：
    湖南农业大学
  • 学科分类：
    C0210.植物学研究的新技术、新方法
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Antisense oligodeoxynucleotide (AODN) inhibition technology was invented in seventies last century in US by Zamecnik and Stephenson for inhibition of virus replication in animal cells. It has been rapidly developed and widely used in animal research, for instance, as an important emerging therapeutic approach in clinical medicine and cancer treatment. The method has become one of the most popular methods in studies of gene function in animal science mainly due to its high efficiency, simplicity and specificity. However, in plant biology the method has been restricted to a very limited application because of plant cell walls which seriously block an efficient delivery of AODN to plant cells. Recently, our group has found a breakthrough method for AODN inhibition technology in plant biology. The AODN delivery is dramatically enhanced in an environment of sugar solutions. The method holds promising in many applications such as a rapid antecedent to time-consuming transgenic studies and a high potential to bring good economic and environmental benefits in plant-related industries and agriculture.
反义寡聚脱氧核苷酸 (AODN) 抑制技术是上世纪七十年代由美国学者Zamecnik和Stephenson发明的方法。该方法起初用于抑制动物细胞中的病毒复制。之后，在医学界迅速得到了广泛的发展和应用，包括癌症的临床治疗。该方法已成为动物学中基因功能研究的最流行方法之一。然而，在植物学领域，此方法的应用却受到限制，因为植物细胞壁的存在严重阻碍植物细胞对AODN的摄取。最近，申请者团队发现，在一定浓度糖的环境下植物细胞可有效地吸收AODN，这给该技术在植物学学科领域的应用带来了希望。然而，该技术在植物细胞中的作用机理有待研究，比如，AODN与mRNA结合的最佳位点，它的最佳长度，在细胞内外的稳定性，进入植物细胞以及抑制蛋白合成的机理等。了解这些科学问题，会大大帮助开拓此方法在植物学领域的应用，为植物有关的领域带来经济和绿色环境效益。

结项摘要

在自然基金会资助期间，我们按照在科学基金计划书中的承诺，完成或超额完成了承诺的任务，在世界知名期刊Molecular Plant (封面文章) 和Plant Journal上各发表论文一篇，授权国际专利一项，派两名博士生和一名硕士生去瑞典农业大学进行了进修，邀请两位高访教授去瑞典进行了科技交流。具体有如下发现：.1. 惊奇发现寡聚脱氧核苷酸 (ODN) 能影响DNA的甲基化程度，通过表观遗传的原理，上调基因的表达水平。可以用该结果与目前的CRISPR沉默技术相兼容来研究植物的基因功能。.2. 成功发现反义寡聚脱氧核苷酸 (AODN) 可以与基因启动子区域DNA结合形成三联体，从而影响RNA聚合酶的转录。另外，发现双链ODN可以通过挤压渗入 (infiltration) 方法导入植物细胞，作为诱骗性寡脱氧核苷酸捕捉特定的转录子，并去除该转录子对基因表达的作用。此结果为缩短研究启动子上的cis-element功能及相关的转录子功能提供了一个新的手段。.3. 编导区域的AODN能有效抑制各种基因的蛋白表达水平，并且不同长度的 AODN可通过挤压渗入 (infiltration) 方法导入植物细胞。此结果与农杆菌挤压渗入 (agro-infiltration) 方法有完美的兼容性，从而通过瞬时沉默或瞬时过表达方式来研究基因的功能，以取代通过转基因方法来研究基因功能。.4. 摸清了AODN抑制基因表达的有效性和专一性。发现一个针对看家基因的18碱基AODN，其抑制效果能使植物细胞死亡，两个碱基不匹配即可逃脱AODN的抑制。.5. 成功用AODN技术来取代抗生素、除草剂在植物分子育种领域的使用，可以大大减少化学物质对环境污染。.6. 由于新的发现，比如ODN对表观遗传，启动子，转录子的影响，挤压渗入 (infiltration) 方法可以向植物细胞导入ODN，我们对AODN在植物中的作用机理有了新的认识。另外，大量实验表明，18碱基非修饰AODN是该技术抑制基因表达的最佳选择之一。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
A Dual-Promoter Gene Orchestrates the Sucrose-Coordinated Synthesis of Starch and Fructan.
双启动子基因协调蔗糖协调的淀粉和果聚糖的合成。
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Molecular Plant
  • 影响因子：
    27.5
  • 作者：
    Chuanxin Sun
  • 通讯作者：
    Chuanxin Sun
A selection strategy in plant transformation based on antisense oligodeoxynucleotide inhibition
基于反义寡脱氧核苷酸抑制的植物转化选择策略
  • DOI：
    10.1111/tpj.12433
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Plant Journal
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Xie Zhoupeng;Sundstroem Jens F.;Jin Yunkai;Liu Chunlin;Jansson Christer;Sun Chuanxin
  • 通讯作者：
    Sun Chuanxin
Expression of barley SUSIBA2 transcription factor yields high-starch low-methane rice
大麦SUSIBA2转录因子的表达产生高淀粉低甲烷水稻
  • DOI：
    10.1016/j.bbabio.2022.148591
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Nature
  • 影响因子：
    64.8
  • 作者：
    Su J.;Hu C.;Yan X.;Jin Y.;Chen Z.;Guan Q.;Wang Y.;Zhong D.;Jansson C.;Wang F.;Schnurer A.;Sun C.
  • 通讯作者：
    Sun C.

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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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