菌株Rhodococcus sp. YL-1降解杀虫剂噻嗪酮的途径及其分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470225
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

To control the rice planthoppers, large amount of buprofezin is used widely every year. The residues of buprofezin in soil, water and food (especially rice and drinking water) pose a threat to ecological balance and our health. Microorganisms play a very important role in the elimination of buprofezin residues in the natural conditions; microbial degradation is considered as a good method to eliminate pesticide residues. However, there are only several reports (all from our lab) about this process. Previously, in our lab, a buprofezin-degrading bacterial strain Rhodococcus sp. YL-1 was isolated from the rice field soils chronically exposed to buprofezin; a preliminary degradation pathway was identified and this strain also showed a potential in remediation of buprofezin residues. This project seeks to (1) indentify the entire metabolic pathway of buprofezin by strain YL-1; (2) clone the genes involved in the degradation of buprofezin and clarify the functions of these genes; (3) investigate the factors that affect the stability of buprofezin-degrading capability of strain YL-1. The results of this work would benefit agriculture production, food safety, and human and ecological health in buprofezin-contaminated sites.
作为对抗稻飞虱的主力农药之一,噻嗪酮每年被大量施用,其在水、土和食品(尤其是大米和饮用水)中的残留对生态平衡和人体健康构成威胁。在自然条件下,微生物是消除噻嗪酮残留的重要力量,微生物降解技术是解决其残留问题的理想选择,但目前相关的研究报道很少且都来自本实验室,在前期工作中我们从长期施用噻嗪酮的稻田土壤中分离到1株噻嗪酮高效降解菌Rhodococcus sp. YL-1,初步分析了其降解噻嗪酮的途径,并证明人为添加该菌株可以加快土壤中噻嗪酮残留的分解。为了更好地开发噻嗪酮残留微生物(酶)降解技术,本项目拟进一步阐明以下3个问题:①菌株YL-1降解噻嗪酮的完整途径;②关键降解酶基因;③降解酶基因的表达调控和遗传稳定性,如何通过遗传改造提高菌株降解性状的稳定性。

结项摘要

噻嗪酮是一种昆虫生长调节剂,能抑制昆虫几丁质的合成并干扰其新陈代谢,对飞虱、叶蝉和粉虱防治效果明显,广泛施用于水稻、茶叶、马铃薯、柑橘、蔬菜和棉花等植物。残留于环境和农产品中的噻嗪酮危害一些水生生物和某些非靶标昆虫,且对人体健康造成潜在威胁。在自然环境中,微生物是降解噻嗪酮的主要力量,微生物修复是清除噻嗪酮残留的理想手段。然而,微生物代谢噻嗪酮的分子机制还不清楚。此外,目前还缺乏降解性状稳定的菌株资源,限制了噻嗪酮残留污染的微生物修复。在前期的工作中,本实验室分离了一株能以噻嗪酮为唯一碳源生长的降解菌Rhodococcus qingshengii YL-1,但该菌株的降解性状不稳定。鉴于此,本项目的目标为:第一,以菌株YL-1为研究材料,阐明微生物代谢噻嗪酮的分子机制;第二,筛选噻嗪酮降解性状稳定的菌株,为微生物修复打下基础。我们首先通过UHPLC-MS分析,鉴定了菌株YL-1完整的上游代谢途径;接着获得噻嗪酮降解丢失的突变菌株,并通过比较基因组预测降解相关基因;然后通过遗传学和生化实验鉴定了噻嗪酮降解基因bfzBA3A4A1A2C,并发现bfzBA3A4A1A2C的编码产物还能降解联苯、联苯菊酯和黄酮等化合物;最后,通过富集培养法从长期施用噻嗪酮的稻田土中分离了噻嗪酮降解性状优良的菌株Rhodococcus sp. D-6。总体来看,研究结果加深了我们对微生物降解噻嗪酮的认识, 基因bfzBA3A4A1A2C和菌株D-6在微生物修复噻嗪酮残留方面有潜在应用价值。本项目圆满完成了预期目标。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Molecular Mechanism and Genetic Determinants of Buprofezin Degradation
噻嗪酮降解的分子机制和遗传决定因素
  • DOI:
    10.1128/aem.00868-17
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied and Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Chen Xueting;Ji Junbin;Zhao Leizhen;Qiu Jiguo;Dai Chen;Wang Weiwu;He Jian;Jiang Ji;ong;Hong Qing;Yan Xin
  • 通讯作者:
    Yan Xin
The Two-Component Monooxygenase MeaXY Initiates the Downstream Pathway of Chloroacetanilide Herbicide Catabolism in Sphingomonads
双组分单加氧酶 MeaXY 启动鞘氨醇单胞菌中氯乙酰苯胺除草剂分解代谢的下游途径
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied and Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Cheng Minggen;Meng Qiang;Yang Youjian;Chu Cuiwei;Chen Qing;Li Yi;Cheng Dan;Hong Qing;Yan Xin;He Jian
  • 通讯作者:
    He Jian
Comparative genomic analysis of isoproturon-mineralizing sphingomonads reveals the isoproturon catabolic mechanism.
异丙隆矿化鞘氨醇单胞菌的比较基因组分析揭示了异丙隆分解代谢机制。
  • DOI:
    10.1111/1462-2920.13413
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Environ Microbiol
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Yan Xin;Gu Tao;Yi Zhongquan;Huang Junwei;Liu Xiaowei;Zhang Ji;Xu Xihui;Xin Zhihong;Hong Qing;He Jian;Spain Jim C;Li Shunpeng;Jiang Ji;ong
  • 通讯作者:
    ong
pheS , an effective host-genotype-independent counter-selectable marker for marker-free chromosome deletion in Bacillus amyloliquefaciens.
pheS ,一种有效的独立于宿主基因型的反选择标记,用于解淀粉芽孢杆菌中无标记染色体删除。
  • DOI:
    10.1038/srep14044
  • 发表时间:
    2015-09-15
  • 期刊:
    Appl Microbiol Biotechnol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hughes AT;Croft CL;Samuels RE;Myung J;Takumi T;Piggins HD
  • 通讯作者:
    Piggins HD
Unmarked genetic manipulation in Bacillus subtilis by natural cotransformation
通过自然共转化对枯草芽孢杆菌进行无标记的遗传操作
  • DOI:
    10.1016/j.jbiotec.2018.08.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Biotechnology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Bin Ye;Chaoyang Zhou;Leizhen Zhao;Shan Cheng;Dan Cheng;Xin Yan
  • 通讯作者:
    Xin Yan

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AI项目解读示例

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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