拟南芥铵钾平衡调控基因AMOS2的克隆及功能分析

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基本信息

  • 批准号:
    31300210
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Ammonium (NH4+) is necessary for normal life in most organisms, but is toxic to the cells when excess. NH4+/K+ homeostasis is thought to be key to protect the plants from ammonium stress, but molecular mechanisms behind the interaction of K+ and NH4+ toxicity is not known. In this study, we use Arabidopsis ammonium overly sensitive 2 (amos2) mutant identified previously in our lab, which defecting NH4+/K+ homeostasis compared with wild type in response to NH4+ stress, to clone the AMOS2 gene and explore the gene function and the AMOS1-mediated NH4+/K+ homeostasis molecular pathway by combination of modern plant molecular biological and plant nutrition approaches. Firstly, to research the characteristic and function of AMOS2 by analyzing the expression orientation and important promoter binding elements for response to the vary NH4+/K+ radio, combination of electrophysiological techniques and gene chip technology. Secondly, to confirm the molecular pathway by analyzing the difference between WT and mutant in NH4+/K+ uptake, transport and cytosolic homeostasis. Collectively, this program is designed to reveal AMOS2 gene function in control NH4+/K+ homeostasis and the role of AMOS2 in protecting plant development from ammonium stress. It is very helpful for the improvement of ammonium use efficiency in higher plants under high ammonium stress.
铵是植物生长必需的养分离子,但其过量时易造成毒害。在铵胁迫下维持植物体内有效的铵钾平衡是提高植物忍耐铵毒害的关键。但目前对铵钾平衡调控过程的分子生物学机制研究尚未完全展开。本研究以本实验室先前筛选验证的铵胁迫下铵钾调控失衡的拟南芥突变体amos2为核心材料,应用现代植物生物学和营养学等先进技术,克隆铵钾平衡调控基因AMOS2,并以此为突破口研究AMOS2基因功能及其调控铵钾平衡的分子生理途径。通过分析AMOS2表达定位受不同铵钾条件调控的特征及其启动子区应答铵钾信号的关键元件,并拟结合电生理、基因芯片技术,初步研究AMOS2基因的特征与功能;分析铵胁迫下WT和amos2体内铵钾吸收、转运及胞质内平衡的差异,选定AMOS2的作用途径。研究结果将有助于更深入地研究高铵下拟南芥通过调控内部铵钾平衡来提高铵抗性的生物学途径及机理,丰富对植物感知适应高铵环境的认识,为提高铵态氮利用率提供新的理论知识

结项摘要

铵是植物生长发育必需的养分离子,但其过量时易造成毒害。侧根是植物养分吸收的重要组织也是对高铵响应的一个非常灵敏的指标。本研究是以本实验室先前从T-DNA插入库筛选验证的铵胁迫下侧根铵敏感的拟南芥突变体 amos2 为核心材料,克隆铵钾平衡调控侧根发育基因 AMOS2,阐明该基因与突变体表型之间的关系,明确 AMOS2 基因调控植物侧根铵敏感的途径,了解植物铵毒害的分子机理。结合图位克隆技术和二代测序等手段,成功克隆获得AMOS2基因,定位于第一染色体上端(由于文章尚未发表,具体位置暂时保密),并利用其等位基因突变体进行了杂交验证。研究结果表明:AMOS2基因在高铵调控钾离子由根向叶运输中发挥作用,维持地上部铵/钾的相对平衡,AMOS2基因突变会导致地上部铵钾失衡,造成铵积累,从而影响地上部乙烯水平及后续的侧根及地上部发育过程。此外,AMOS2基因在正常情况下也可能参与了生长素的合成或分配过程,从而影响无铵条件下的侧根发育。研究结果表明AMOS2基因可能是重要的调控地上部铵/钾平衡来影响高铵下生长素-乙烯互作影响侧根发育的调控者。

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)
不同铵钾比对高铵下拟南芥地上部和根系生长的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    土壤
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋海燕;李光杰;施卫明
  • 通讯作者:
    施卫明
The response of the root apex in plant adaptation to iron heterogeneity in soil
植物根尖对土壤铁异质性适应的响应
  • DOI:
    10.1136/bmj.l1855
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Frontiers in Plant Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Guangjie Li;Kronzucker HJ;Weiming Shi
  • 通讯作者:
    Weiming Shi
Root developmental adaptation to Fe toxicity: mechanisms and management
根系发育对铁毒性的适应:机制和管理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Plant Signaling and Behavior
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    guangjie li;herbert j. krozucher;weiming shi
  • 通讯作者:
    weiming shi
Auxin Resistant1 and PIN-FORMED2 Protect Lateral RootFormation in Arabidopsis under Iron Stress
生长素抗性1和PIN-FORMED2在铁胁迫下保护拟南芥侧根形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    haiyan song;baohai li;herbert j. krozucker;weiming shi
  • 通讯作者:
    weiming shi
Ethylene is critical to the maintenance of primary root growth and Fe homeostasis under Fe stress in Arabidopsis
乙烯
  • DOI:
    10.3390/cells11030524
  • 发表时间:
    2022-02-02
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Mayerl S;Alcaide Martin A;Bauer R;Schwaninger M;Heuer H;Ffrench-Constant C
  • 通讯作者:
    Ffrench-Constant C

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    施卫明

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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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