沙生灌木白刺耐盐机理的解析及耐盐基因资源的开发

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31260168
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    50.0万
  • 负责人：
    林晓飞
  • 依托单位：
    内蒙古大学
  • 学科分类：
    C1605.树木生物学
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The mechanism of that saline plants adapt to salt-stress environment, involves in complex factors, such as cell structure, physiological processes and metabolism regulation. Among these complicated processes, Na+/H+ antiporters play an important role in plant salt-tolerance. Na+/H+ antiporters are integral proteins embeded in vacuolar membrane and cytomembrane. The cytomembrane Na+/H+ antiporter proteins can transport cytoplasmic Na+ to the exocellular, and the vacuolar Na+/H+ antiporter proteins can deliver Na+ into the vacuoles against the electrochemical gradient. The compartmentation of Na+ provides an effective mechanism to avert the deleterious effects of Na+ on cytosol, and maintain an osmotic potential by Na+ in vacuoles. . Nitraria L. is a genus of flowering plants in Zygophyllaceae family, which grows primarily in deserts and semideserts, and exhibits strong salt-resistance. Therefore, the research on molecular mechanism of salt-tolerance in Nitraria is very necessary. In the project, our objective is to elucidate salt-tolerance mechanism and exploit salt-tolerance related genes of Nitraria L. We plan to isolate orthologs of NHX and SOS genes that encoded vacuolar and cytomembrane Na+/H+ antiporters, respectively, from Nitraria L., and analyze their salt-tolerance mechanism by investigating expression pattern of the two genes and ion subcellular location under salt-stress conditions. On the other hand, for analyzing application of the two genes in salt-tolerance improvement of plants, we plan to transfer the two genes into Arabidoposis thaliana and Populus tomentosa, and investigate traits of the transgenic plants. The research will provide theoretical and experimental bases for improving salt tolerance of forage grass, agricultural crops and forest trees through genetic transformation with salt-tolerance related genes of the important saline plants.
盐生植物适应高盐环境涉及复杂的细胞结构、生理过程和代谢调控机制，其中Na+/H+逆向转运蛋白扮演至关重要的角色。Na+/H+逆向转运蛋白分布在细胞质膜和液泡膜上，液泡膜上的Na+/H+逆向转运蛋白（NHX）将细胞中的Na+逆着Na+浓度梯度运送到液泡中区隔化集中，质膜上的Na+/H+逆向转运蛋白（SOS）将细胞质中的Na+逆向运送到胞外高Na+环境中，以减少钠离子对细胞器的毒害并维持细胞的渗透平衡。白刺是内蒙地区的自然植物区系盐生植物，其自然抗逆性突出，是干旱盐碱地带植物群落的建群种。因此，研究白刺的耐盐分子机理、开发其耐盐基因资源具有重要意义。本申请项目拟分离白刺的NHX和SOS基因，通过对这两个基因在盐胁迫下的表达特性及离子亚细胞定位分析，探明白刺的耐盐机理，并通过转基因等方法分析这两个基因在甜土植物中的表达，为今后利用该基因进行牧草、农作物和林木的耐盐性遗传改良提供理论和实验依据。

结项摘要

盐生植物适应高盐环境涉及复杂的细胞结构、生理过程和代谢调控机制，其中离子转运蛋白扮演至关重要的角色。Na+/H+逆向转运蛋白分布在细胞质膜和液泡膜上，液泡膜上的Na+/H+逆向转运蛋白（NHX）将细胞中的Na+逆着Na+浓度梯度运送到液泡中区隔化集中，质膜上的Na+/H+逆向转运蛋白（SOS）将细胞质中的Na+逆向运送到胞外高Na+环境中，以减少钠离子对细胞器的毒害并维持细胞的渗透平衡。另一方面，位于质膜上的高亲和钾离子转运蛋白（HKT1）能够将茎木质部中过多的Na+经共质体途径卸载到韧皮部，再运输回根部，以防止地上部分Na+积累过多。白刺是内蒙地区的自然植物区系盐生植物，其自然抗逆性突出，是干旱盐碱地带植物群落的建群种。因此，研究白刺的耐盐分子机理、开发其耐盐基因资源具有重要意义。.本研究利用同源克隆技术分离了西伯利亚白刺的NHX、SOS和HKT1基因，并对其编码的蛋白质的分子特征、在盐胁迫下的表达特性进行了分析。结果显示，NsNHX1、NsSOS1和NsHKT1均具备离子转运蛋白的分子特征，其表达均受低温、干旱和高盐等非生物胁迫的诱导。另外，通过遗传转化拟南芥和毛白杨的方法调查了目的基因的功能及其在植物耐盐性遗传改良中的应用价值。这些结果显示，NsNHX1、NsSOS1和NsHKT1的过量表达不同程度地提高转基因植物的耐盐性，表明NsNHX1、NsSOS1和NsHKT1在西伯利亚白刺适应高盐环境中发挥重要作用，它们可作为重要的候选基因应用于牧草、农作物和林木的耐盐性遗传改良。

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）
Isolation and characterization of a tonoplast Na+/H+ antiporter from the halophyte Nitraria sibirica
盐生植物西伯利亚白刺 (Nitraria sibirica) 液泡膜 Na /H 逆向转运蛋白的分离和表征
  • DOI：
    10.1007/s10535-015-0560-8
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Biologia Plantarum
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Li Ningning;Zhang Wenbo;Mao Huiping;Lin Xiaofei
  • 通讯作者：
    Lin Xiaofei
三种锦鸡儿属植物过氧化物酶基因的克隆及表达分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    西北植物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    安满霞;李瑜;张文波;林晓飞
  • 通讯作者：
    林晓飞
Isolation and expression analysis of Cu/Zn superoxide dismutase genes from three Caragana species
三种锦鸡儿Cu/Zn超氧化物歧化酶基因的分离及表达分析
  • DOI：
    10.1134/s1021443714050185
  • 发表时间：
    2014-08
  • 期刊：
    Russian Journal of Plant Physiology
  • 影响因子：
    1.4
  • 作者：
    Chen, X.;Hao, J.;Yu, C. R.;Lin, X. F.
  • 通讯作者：
    Lin, X. F.
Overexpression of UDP-glucose dehydrogenase from Larix gmelinii enhances growth and cold tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana
落叶松中 UDP-葡萄糖脱氢酶的过表达增强了转基因拟南芥的生长和耐寒性
  • DOI：
    10.1007/s10535-016-0657-8
  • 发表时间：
    2017-01-01
  • 期刊：
    BIOLOGIA PLANTARUM
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Li, N. N.;Chen, L.;Lin, X. F.
  • 通讯作者：
    Lin, X. F.

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  • 通讯作者：
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盐生灌木白刺 (Nitraria sibirica) 的液泡膜 Na /H 逆向转运蛋白的过度表达改善了转基因杨树的耐盐性和根系发育
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    林晓飞
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    王丽;黎妃凤;张文波;陈贵林;林晓飞;WANG Li1,LI Fei-feng1,ZHANG Wen-bo2,CHEN Gui-lin1,;2.College of Forestry, Inner Mongolia Agricultural
  • 通讯作者：
    2.College of Forestry, Inner Mongolia Agricultural

其他文献

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白刺高亲和钾离子转运蛋白基因的异源表达特性和分子调控机制研究
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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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