丛枝菌根真菌PHO1型磷转运基因在共生时期的功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31800092
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Phosphorus deficiency in soils has been one of the key limiting factors for the improvement of the crops yields and quality, and phosphorus is an indispensable nutrient element for plant survival and development. Arbuscular mycorrhizas (AM) is a kind of the reciprocal symbiosis formed between the soil fungi and roots of plants. The formation of AM facilitates the phosphorus uptake in plants, while the acquisition of phosphate (Pi) via the mycorrhizal uptake pathway is dependent on the phosphate transporters involved. In our previous study, we illustrated that an AM fungal PHT1-type transporter served as the Pi transceptor to sense the external Pi signal and regulate the Pi homeostasis in AM symbiosis. However, the molecular mechanism by which the phosphate is unloaded into peri-arbuscular space from arbuscules is still a puzzle. Thus, in this study, we will investigate that the PHO1-type genes from AM fungi may be involved in the phosphate unloading during AM associations established between the model AM fungi and plants and will define the molecular mechanisms by which the PHO1 genes regulate phosphate homeostasis in arbuscules through the bioinformatics, molecular and cellular biology, reverse genetics, physiological and biochemical methods. We will further analyze the binding sites between the SPX domain of PHO1 and the ligand molecule InsP6 through the protein homology modeling and the in vitro site-directed mutagenesis technology in order to study whether the SPX domain of PHO1 protein can sense the InsP6 signal and regulate the PolyPi accumulation in the yeast vacuoles. This study will uncover the mechanisms by which AM fungi control the phosphate unloading and homeostasis in arbuscules as well as provide insights into the novel biological evidence that AM fungi enhance the phosphorus absorption in plants at molecular level.
土壤缺磷已成为限制我国农作物产量与品质提高的关键因素之一,而磷是植物生长发育不可或缺的营养元素。丛枝菌根是土壤真菌与植物根系形成的一种互惠共生体,丛枝菌根的形成能促进植物对磷素的吸收,而菌根途径吸收磷主要依赖于相关的磷转运基因,前期工作阐明了丛枝菌根真菌PHT1型磷转运子作为磷转运受体感应外界磷信号,并调节丛枝菌根中磷的平衡;然而,丛枝中磷卸载进入环丛枝空间的分子机制仍然不清楚。因此,本研究将利用生物信息学、分子细胞生物学、反向遗传学及生理生化等方法,以模式丛枝菌根真菌与植物建立共生体系,研究菌根真菌PHO1型基因在菌根中卸载磷的功能及其调控丛枝中磷平衡的分子机制;利用蛋白质同源建模与体外定点诱变技术解析配体InsP6与PHO1的SPX结构域的结合位点,研究SPX结构域感应InsP6并调节酵母液泡多聚磷酸盐的积累。从分子细胞水平揭示菌根真菌调控丛枝中磷卸载与磷平衡的机制,为菌根真菌提高植物磷吸收提供新的分子生物学证据。

结项摘要

土壤缺磷已成为限制我国农作物产量与品质提高的关键因素之一,而磷是植物生长发育不可或缺的营养元素。丛枝菌根是土壤丛枝菌根真菌与陆生植物根系形成的一种互惠共生体,丛枝菌根的形成能促进植物对磷素的吸收。丛枝菌根真菌在共生体磷吸收与转运过程中起主导作用。前期工作阐明了丛枝菌根真菌PHT1型磷转运子作为磷转运受体感应外界磷信号;然而,丛枝中磷卸载进入环丛枝空间的分子机制仍然不清楚。因此,本研究利用生物信息学、分子细胞生物学、反向遗传学及生理生化等方法,以模式丛枝菌根真菌异形根孢囊霉或珠状巨孢囊霉与宿主植物建立共生体系,通过对异形根孢囊霉和珠状巨孢囊霉中磷信号途径的基因组和转录组分析,分离鉴定了丛枝菌根真菌中PHO1型磷转运基因RiPHO1和GmPHO1;生物信息学分析发现AM真菌的PHO1蛋白质含有SPX结构域且在真核生物中保守进化;基因表达分析发现AM真菌的RiPHO1与GmPHO1基因在丛枝中特异性表达。利用宿主和病毒诱导基因沉默技术揭示了RiPHO1或GmPHO1基因失活阻碍了丛枝菌根共生体发育,并在AM真菌组织中积累多聚磷酸盐,从而影响了菌根途径的磷吸收。研究还发现RiPHO1基因沉默激活了多聚磷酸盐合成相关基因的表达,然而抑制了多聚磷酸盐分解代谢相关基因的表达。综上所述,本研究揭示了菌根真菌PHO1型磷转运蛋白质在丛枝菌根中卸载磷酸盐的功能及其调控丛枝中磷平衡的分子机制。从分子细胞水平揭示菌根真菌调控丛枝中磷卸载与磷平衡的机制,为菌根真菌提高植物磷吸收提供了新的分子生物学证据,具有重大科学意义和理论研究价值。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Phosphorus Starvation- and Zinc Excess-Induced Astragalus sinicus AsZIP2 Zinc Transporter Is Suppressed by Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis.
磷饥饿和锌过量诱导的紫云英 AsZIP2 锌转运蛋白被丛枝菌根共生抑制
  • DOI:
    10.3390/jof7110892
  • 发表时间:
    2021-10-22
  • 期刊:
    Journal of fungi (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xie X;Fan X;Chen H;Tang M
  • 通讯作者:
    Tang M
A SPX domain-containing phosphate transporter from Rhizophagus irregularis handles phosphate homeostasis at symbiotic interface of arbuscular mycorrhizas
来自不规则根瘤菌的含有 SPX 结构域的磷酸盐转运蛋白处理丛枝菌根共生界面的磷酸盐稳态
  • DOI:
    10.1111/nph.17973
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    New Phytologist
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Xianan Xie;Wenzhen Lai;Xianrong Che;Sijia Wang;Ying Ren;Wentao Hu;Hui Chen;Ming Tang
  • 通讯作者:
    Ming Tang
Interactions Between Phosphorus, Zinc, and Iron Homeostasis in Nonmycorrhizal and Mycorrhizal Plants
非菌根和菌根植物中磷、锌和铁稳态之间的相互作用
  • DOI:
    10.3389/fpls.2019.01172
  • 发表时间:
    2019-09-26
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Xie, Xianan;Hu, Wentao;Tang, Ming
  • 通讯作者:
    Tang, Ming
The auxin-inducible phosphate transporter AsPT5 mediates phosphate transport and is indispensable for arbuscule formation in Chinese milk vetch at moderately high phosphate supply
生长素诱导的磷酸盐转运蛋白 AsPT5 介导磷酸盐转运,对于中等高磷酸盐供应下紫云英的丛枝形成是不可或缺的
  • DOI:
    10.1111/1462-2920.14952
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Fan, Xiaoning;Che, Xianrong;Xie, Xianan
  • 通讯作者:
    Xie, Xianan
Genome-Wide Analysis of Nutrient Signaling Pathways Conserved in Arbuscular Mycorrhizal Fungi.
丛枝菌根真菌中保守的营养信号通路的全基因组分析
  • DOI:
    10.3390/microorganisms9081557
  • 发表时间:
    2021-07-22
  • 期刊:
    Microorganisms
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zhou X;Li J;Tang N;Xie H;Fan X;Chen H;Tang M;Xie X
  • 通讯作者:
    Xie X

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

谢贤安的其他基金

丛枝菌根真菌ABCG型脂质转运基因在非共生与共生时期的功能研究
  • 批准号:
    32370108
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
丛枝菌根真菌SPX型磷转运基因RiPT7调控共生界面磷平衡的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
丛枝菌根真菌SPX型磷转运基因RiPT7调控共生界面磷平衡的分子机制
  • 批准号:
    32170116
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码