α-法尼烯合成途径中关键酶基因启动子的克隆、表达分析及重要调控元件的鉴定

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31170255
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    张元湖
  • 依托单位：
    山东农业大学
  • 学科分类：
    C0206.植物激素与生长调节物质
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

已知倍半萜类物质α-法尼烯与植物的抗冷性、昆虫诱导及冷藏苹果和梨果实重大的生理病害－虎皮病的发生有关。3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR)和α-法尼烯合成酶（α-FS）是α-法尼烯合成途径中的两个关键酶。本研究利用TAIL-PCR 法分离不同苹果品种HMGR和α-FS基因启动子序列，并进行序列分析和功能预测，利用启动子全长和5′端系列缺失及定点突变片段与报告基因构建表达载体，转化烟草，探讨温度、乙烯等因素对启动子的调控机制，确定主要顺式作用元件位置；将确定的诱导型启动子和CaMV35S启动子分别与HMGR和α-FS基因cDNA构建表达载体转化番茄，研究其在不同组织器官和发育阶段表达情况，以及对转基因植株挥发物组分及含量的影响，由此进一步了解α-法尼烯合成途径中的调节位点和调控机制，从分子水平研究α-法尼烯与虎皮病发生的相关性，以更好调节α-法尼烯的合成，控制虎皮病的发生。

结项摘要

α-法尼烯合酶（α-FS）是α-法尼烯合成途径中的最终酶。HMGR是萜类合成中的甲羟戊酸代谢途径的第一个限速酶，它催化HMG-CoA形成MVA，是细胞质萜类代谢中的重要调控位点。本课题对苹果的α-FS和HMGR基因的表达模式和启动子功能进行了研究，主要结果如下：.（1）利用TAIL-PCR方法从青香蕉苹果中克隆了α-AFS基因启动子序列，该序列具有明显的TATA框和CAAT框及与激素相关元件，在ATG下游分别有一个参与热胁迫反应的HSE元件和厌氧诱导的ARE元件等重要顺式作用元件。研究表明GA、MeJA、乙烯利处理增强了该启动子活性，而SA和ABA处理则相反。.（2）研究了苹果HMGR基因家族的MdHMGR1-3三个基因的组织表达模式及诱导表达模式，虽然在苹果嫩叶、老叶、茎、根及果实中均有表达，但表达模式有很大不同，且在ABA、ETH、GA、IAA、MeJA及SA处理下的诱导表达模式也有很大差异；克隆并获得了苹果HMGR基因家族的启动子序列，并通过HMGR启动子驱动的GUS基因在转基因拟南芥中的时空表达模式及诱导表达模式确定了苹果HMGR基因表达的组织特异性及诱导因素；通过缺失分析鉴定HMGR启动子不同区域的功能，发现该启动子的表达具有时间和组织部位的特异性，且MdHMGR2启动子片段-1050至-827对该启动子维持高水平的活性具有重要作用。.（3）首先发现了与MdHMGR1基因同源性高达97.04%的MdHMGR1-like基因。分析发现，MdHMGR1-like基因在根中表达水平远高于其它组织且受ETH、MeJA及SA显著诱导。进一步扩增得到了MdHMGR1及MdHMGR1-like启动子，二者序列比对发现，其同源性为49.21%。将MdHMGR1及MdHMGR1-like启动子分别转化拟南芥，发现MdHMGR1启动子驱动GUS基因在拟南芥呈高水平组成型表达，而MdHMGR1-like启动子驱动GUS基因表现为根组织特异性表达。.（4）构建了含pCaMV35S启动子的组成型表达载体pBI121-35S-HMGR1和含HMGR1自身启动子pHMGR1的诱导型表达载体转化番茄，发现转基因果实体积大但易裂果。.本课题通过研究苹果α-FS和HMGR启动子的结构和功能，为了解萜类合成途径的代谢调控及探讨如何利用代谢工程及基因工程等获得有用的萜类化合物具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
苹果和梨AFS 基因启动子的克隆、序列比对及功能分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    园艺学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    成妮妮;丁瑞瑞;刘宇;张元湖
  • 通讯作者：
    张元湖
植物非细胞自主性小RNA分子研究进展
  • DOI：
    10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.10.007
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    生物技术通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邓帅;张婷婷;王茹茹;刘宇;张元湖
  • 通讯作者：
    张元湖
Functional analysis of the Malusdomestica 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (MdHMGR2) gene promoter in transgenic Arabidopsisthaliana
转基因拟南芥中苹果3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（MdHMGR2）基因启动子的功能分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016-11
  • 期刊：
    Biologia Plantarum
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    吕东酶;张婷婷;邓帅;张元湖
  • 通讯作者：
    张元湖

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其他文献

类黄酮在草甘膦诱导的苦荞膜脂过
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董新纯;赵世杰;张元湖;郭珊珊
  • 通讯作者：
    郭珊珊
青香蕉苹果MdAFS基因序列与表达模式分析
  • DOI：
    10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0082
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    生物技术通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王茹茹;邓帅;丁瑞瑞;赵荣荣;张元湖
  • 通讯作者：
    张元湖
苹果MdAFS基因亚细胞定位表达载体的构建及分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    山东农业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    丁瑞瑞;王露;王茹茹;刘宇;张元湖;成妮妮
  • 通讯作者：
    成妮妮

其他文献

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张元湖的其他基金

一种倍半萜的代谢工程对植物类异戊二烯途径及生长发育特性的影响
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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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