青海地区典型盐湖嗜盐菌群落结构与盐激转录应答机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31560039
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    39.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Qaidam Basin located in the Qinghai-Tibet Plateau has many supernormal brine lakes in which numerous extremely halophilic bacteria inhabit here. Domestic previously reports is less, hence it has important scientific value on carrying out those studies involved in the population structure and biodiversity. Recently halophiles as coming stars for industrial biotechnology, pay more attention in basic and applied research. Based on typical salt lake (Qarhan Salt Lake[QSL], Chaka Salt Lake[CSL] and Koke Salt Lake[KSL]) in the Qinghai Province, the purpose in this study is to interpret the microbial community diversity and abundance using the metagenomic technology and microbial 16S rRNA/ITS analysis, and to understand the adaptive relationship between microorganism and environment, and to dig the specific new genes. According to the transcriptomic analysis and comparative transcriptome, we should discuss the gene expression and difference expression under the salt-shock model, and explores the master regulatory gene of compatible solutes ectoine biosynthesis, and comprehensively analyze the potential relationship between salt-shock response and molecular mechanism of ectoine accumulation switch. Subsequently, new up genes are clone and express in order to strengthen ectoine biosynthetic pathways. The entire study in here will provide the solid theoretical support for prospective over mass production, optimization control of fermentation engineering and application of biological medicine.
青海柴达木盆地的极端盐湖资源丰富,富集多种嗜盐微生物,国内的相关研究报道尚少,因而开展其种群结构与多样性研究具有重要的科学价值。近年来,嗜盐微生物作为极端环境微生物的主要类群,在基础与应用研究方面倍受关注。本课题旨在利用高通量宏基因组技术和微生物16S rRNA/ITS多态性分析,以此解读青海三大典型极端盐湖(察尔汉盐湖、茶卡盐湖和柯柯盐湖)的嗜盐微生物群体多样性及丰度,并探求微生物与环境适应性的关系,发掘和研究新型的特定功能基因。基于转录组学和比较转录组学分析,研究盐激条件下模式菌株的基因表达和差异表达,重点挖掘相容溶质四氢嘧啶(Ectoine)合成调控相关的新型基因,以此关联分析盐激应答启动与Ectoine积累响应的分子机制。通过分子克隆新型上调基因(Up gene),此强化Ectoine生物合成代谢途径,此为后续过量化生产、发酵工程控制优化和生物医药应用开发等研究提供坚实的理论支撑。

结项摘要

柴达木盆地的极端盐湖资源丰富,富集多种嗜盐微生物。利用16S rRNA高通量测序分析察尔汉、茶卡和柯柯盐湖的嗜盐微生物多样性及丰度。结果显示:极端盐湖细菌的主要类群依次是Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria和Cyanobacteria等;古菌主要类群是Euryarchaeota、Woesearchaeota和Nanohaloarchaeota。超盐细菌的优势属群进化相似性聚类明显,分为两个热度区域,与环境因子TS、Cl-、Mg2+、K+和CO32-呈正相关作用。古菌优势属群有Halonotius、Halorubrum、Haloarcula、Halapricum等。基于比较转录组学,在HS 2.5M、MS1.0 M和LS0M盐激条件下,进行H. campaniensis XH26的基因表达差异分析。结果显示HS vs LS、HS vs MS和MS vs LS组间的up gene个数分别为519个、436个和155个,而down gene分别为712个、659个和117个。KEGG Pathway分析表明表达差异基因主要参与的物质代谢和信号转导途径,涉及Flagellar assembly、Two-component system、Bacterial chemotaxis、Phenylalanine metabolism、Arginine biosynthesis(P-Value>0.9)等。新转录本预测发现Novel gene有455个。利用分子克隆技术成功构建重组E.coli BL21/pCold I DNA-promoter+ectABC,实现了ectA、ectB与ectC基因的异源表达。结果显示:E.coil BL21/pCold I DNA-[promoter+ect ABC]耐受盐度为1.3 M NaCl,高于E.coil BL21(0-0.8 M)。优取上调SDR家族氧化还原酶基因nug89(292bp)、nug90(285bp)和nug91(759bp),成功构建重组E.coli BL21 pET-28a+nug89/nug90/nug91,SDS-PAGE分析Nug89,Nug90和Nug91的目的大小分别为10.1kDa、10.3kDa和27.7kDa,功能研究有待深入。

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)
Microbial community structure and diversity within hypersaline Keke Salt Lake environments
高盐科科盐湖环境中微生物群落结构和多样性
  • DOI:
    10.1139/cjm-2016-0773
  • 发表时间:
    2017-11-01
  • 期刊:
    CANADIAN JOURNAL OF MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Han, Rui;Zhang, Xin;Zhu, Derui
  • 通讯作者:
    Zhu, Derui
Halomonas sp.QHL1四氢嘧啶合成基因簇ectABC与上游调控序列的克隆及其功能分析
  • DOI:
    10.13452/j.cnki.jqmc.2019.01.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国高原医学与生物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石晴;朱德锐
  • 通讯作者:
    朱德锐
青藏高原克鲁克-托素湖湿地系统微生物多样性
  • DOI:
    10.14050/j.cnki.1672-9250.2017.04.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地球与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙启福;封希媛;刘静;张欣;沈国平;朱德锐
  • 通讯作者:
    朱德锐
天然产物Ectoine与Hydroxyectoine的生物工程及医学应用研究进展
  • DOI:
    10.16333/j.1001-6880.2017.5.028
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    天然产物研究与开发
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张欣;刘静;朱德锐
  • 通讯作者:
    朱德锐
基于高通量测序研究青藏高原茶卡盐湖微生物多样性
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.160752
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张欣;刘静;沈国平;龙启福;韩睿;朱德锐
  • 通讯作者:
    朱德锐

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其他文献

嗜盐微生物在生物医药领域的应用研究进展
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.210928
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘妮娜;崔甜琦;高翔;朱德锐;邢江娃
  • 通讯作者:
    邢江娃
嗜盐菌相溶物质合成与转运调节机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    环境科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙启福;朱德锐;韩睿;芦殿香
  • 通讯作者:
    芦殿香
相容溶质四氢嘧啶的微生物合成研究进展
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.210368
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张鑫;舒志万;李永臻;邢江娃;王嵘;沈国平;朱德锐
  • 通讯作者:
    朱德锐
相容溶质四氢嘧啶与羟基四氢嘧啶的代谢调控研究进展
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20190545
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张芳;沈国平;李永臻;朱德锐
  • 通讯作者:
    朱德锐
转录组学分析盐单胞菌四氢嘧啶合成代谢相关的表达差异基因与qRT-PCR验证
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20210402
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张鑫;王智博;缪增强;邢江娃;王嵘;李永臻;朱德锐;沈国平
  • 通讯作者:
    沈国平

其他文献

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朱德锐的其他基金

青海湖嗜盐菌种群系统发育与Ectoine合成调控机制研究
  • 批准号:
    31060013
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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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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