热激转录因子HsfA4c调控伴矿景天镉耐受性的机理解析
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31872168
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1511.设施园艺学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:刘明英; 李正翔; 孙荣妹; 许东; 于淼; 王影;
- 关键词:
项目摘要
Transcription factors play an important role in regulating the resistance and adaptability of hyperaccumulator plants to heavy metals. In our previous study, a heat shock transcription factor SpHsfA4c from hyperaccumulator Sedum plumbizincicola, could significantly enhance cadmium tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana and yeast. However, it remains unclear how SpHsfA4c is involved in cadmium tolerance. In this research, the regulatory domain and key amino acid sites of SpHsfA4c for cadmium tolerance would be found by the PCR mediated recombination and site-directed mutagenesis. Furthermore, SpHsfA4c alternative splicing on cadmium tolerance was also analyzed by western blot and subcellular localization. Finally, the mechanism of cadmium tolerance enhanced by SpHsfA4c would be proved by regulating downstream gene SpPCS2 using transgenic Sedum plants, Arabidopsis thaliana protoplast transient expression system and electrophoresis mobility-shift assay (EMSA). Through this project, it could elucidate the molecular mechanism of SpHsfA4c in regulating cadmium tolerance of Sedum plumbizincicola, and it provides a molecular basis for breeding hyperaccumulator plant germplasms which are more suitable for heavy metal soil pollution remediation by genetic engineering.
在重金属超积累植物中,转录因子在调控超积累植物对重金属的抗性与适应性方面起着重要作用。前期研究发现,重金属超积累植物伴矿景天热激转录因子SpHsfA4c能显著提高转基因拟南芥和酵母的镉耐受性,但是该转录因子如何参与重金属耐受性的分子机制不清楚。本项目将在此基础上,利用PCR介导的重组技术和定点突变分析SpHsfA4c对镉耐受起决定作用的结构域和氨基酸位点;进一步通过Western blot 和亚细胞定位等手段研究SpHsfA4c可变剪切对耐镉能力的影响;最后结合转基因景天植物、拟南芥原生质体瞬时表达技术及凝胶阻滞技术等研究SpHsfA4c对下游基因SpPCS2表达的调控作用,从而阐明伴矿景天SpHsfA4c镉耐受性的分子机理,为利用基因工程培育更适合重金属土壤污染修复的超积累植物新种质提供理论基础。
结项摘要
在重金属超积累植物中,转录因子在调控超积累植物对重金属的抗性与适应性方面起着重要作用。我们从伴矿景天cDNA中分离出热激转录因子SpHsfA4c,ORF全长均为1 302 bp,可编码433个氨基酸,AHA2结构域有转录自激活的功能。SpHsfA4c基因可以发生可变剪切,保留内含子的基因(InSpHsfA4c)DBD结构域不完整。将SpHsfA4c和InSpHsfA4c两个基因分别转化酵母及拟南芥,通过Cd耐性分析发现,只有过表达SpHsfA4c基因的酵母和拟南芥具有较强的Cd耐受性,说明伴矿景天SpHsfA4c基因可能通过内含子的精确剪切响应镉胁迫。. 染色质免疫共沉淀技术(ChIP-seq)结果显示SpHsfA4c能显著的结合到PCS2的启动子的HSE元件。EMSA、酵母单杂交及双荧光素酶实验表明SpHsfA4c能特异性结合SpPCS2的启动子。用镉处理的伴矿景天转录组和RT-qPCR表明SpHsfA4c和SpPCS2在镉胁迫下的表达模式显著正相关。SpPCS2基因在超表达SpHsfA4c的东南景天(NHE)中明显上调。此外,SpPCS2降低了镉胁迫下转基因酵母的死亡率,提高了转基因酵母镉耐受性。SpPCS2提高了转基因东南景天地上部的耐性指数,在转基因东南景天根系中积累了更多的Cd,表明更多的Cd被PCS螯合在根中。以上结果阐明了伴矿景天SpHsfA4c镉耐受性的分子机理,为利用基因工程培育更适合重金属土壤污染修复的超积累植物新种质提供理论基础。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Identification and Analysis of bZIP Family Genes in Sedum plumbizincicola and Their Potential Roles in Response to Cadmium Stress
铅景天 bZIP 家族基因的鉴定分析及其响应镉胁迫的潜在作用
- DOI:10.3389/fpls.2022.859386
- 发表时间:2022
- 期刊:Frontiers in Plant Science
- 影响因子:5.6
- 作者:Lu, Zhuchou;Qiu, Wenmin;Jin, Kangming;Yu, Miao;Han, Xiaojiao;He, Xiaoyang;Wu, Longhua;Wu, Chao;Zhuo, Renyin
- 通讯作者:Zhuo, Renyin
MAPK Cascades and Transcriptional Factors: Regulation of Heavy Metal Tolerance in Plants
MAPK 级联和转录因子:植物重金属耐受性的调节
- DOI:10.1103/physrevlett.124.161802
- 发表时间:2022
- 期刊:International Journal of Molecular Sciences
- 影响因子:5.6
- 作者:Shaocui Li;Xiaojiao Han;Zhuchou Lu;Wenmin Qiu;Miao Yu;Haiying Li;Zhengquan He;Renying Zhuo
- 通讯作者:Renying Zhuo
Molecular insights into lignin biosynthesis on cadmium tolerance: Morphology, transcriptome and proteome profiling in Salix matsudana.
对镉耐受性木质素生物合成的分子见解:Salix matsudana 的形态学、转录组和蛋白质组分析。
- DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.129909
- 发表时间:2022
- 期刊:Journal of Hazardous Materials
- 影响因子:13.6
- 作者:Miao Yu;Renying Zhuo;Zhuchou Lu;Shaocui Li;Juanjuan Chen;Yujun Wang;Jihong Li;Xiaojiao Han
- 通讯作者:Xiaojiao Han
SaHsfA4c From Sedum alfredii Hance Enhances Cadmium Tolerance by Regulating ROS-Scavenger Activities and Heat Shock Proteins Expression
来自景天的 SaHsfA4c 通过调节 ROS 清除剂活性和热休克蛋白表达来增强镉耐受性
- DOI:10.3389/fpls.2020.00142
- 发表时间:2020
- 期刊:Frontiers in Plant Science
- 影响因子:5.6
- 作者:Shuangshuang Chen;Miao Yu;He Li;Ying Wang;Zhuchou Lu;Yunxing Zhang;Mingying Liu;Guirong Qiao;Longhua Wu;Xiaojiao Han;Renying Zhuo
- 通讯作者:Renying Zhuo
Auxin-Induced SaARF4 Downregulates SaACO4 to Inhibit Lateral Root Formation in Sedum alfredii Hance
生长素诱导的 SaARF4 下调 SaACO4 以抑制景天侧根形成
- DOI:10.3390/ijms22031297
- 发表时间:2021-01-28
- 期刊:International Journal of Molecular Science
- 影响因子:--
- 作者:Xu D;Lu Z;Qiao G;Qiu W;Wu L;Han X;Zhuo R
- 通讯作者:Zhuo R
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