一种不依赖载体构建的质体转化方法与应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31901068
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2106.应用生物技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Plastid transformation has been widely used in various fields such as plastid functional genomics study, molecular farming, metabolic engineering and genetic improvement in crops. However, the construction of plastid transformation vectors is very tedious and time-consuming, it is difficult to clone exogenous genes that are toxic to bacteria or more likely to recombinate in E. coli. At the same time, the vectors from E.coli can take only up to 15 kbp of DNA, more than 20 kbp metabolic pathways that be incorporated into plastids is not easy. In this study, self-assembly of multiple linearized DNA fragments containing overlapped sequence through homologous recombination system existed in the plastid was utilized to transform plastid. Previously, it had been tested that the linear single DNA fragment could transform plastid. Next, we will continue to verify the possibility of two fragments, three fragments and more than three fragments. Furthermore, the toxic protein plyGBS will be expressed in the plastid by the method of no vectors, and the polysaccharide metabolic pathway which contains 25 kbp nucleotides from Streptococcus agalactiae will be introduced into the plastid. The establishment of this technology will simplify plastid transformation and provide a new strategy for bacterial toxic proteins, easily recombinant proteins and complex metabolic engineering.
质体生物技术在质体功能基因组学、分子农场、代谢工程以及作物遗传改良等多个方面有广泛应用,但质体转化载体的构建过程繁琐,难于克隆细菌有毒或易诱导重组的外源基因,不易通过基因枪导入大片段的DNA。本研究将利用质体内存在的同源重组系统,通过含有重叠序列线性化的DNA多片段在质体内自组装达到转化质体的目的,建立不依赖克隆过程的质体转化技术。本项目内容首先建立单线性化DNA片段、两片段及多片段转化质体的过程,然后通过无载体技术在质体内表达有毒蛋白PlyGBS和导入含有16个基因的基因簇的多聚糖代谢通路。此方法的建立将简化质体转化的技术流程,为细菌有毒蛋白、易诱导重组蛋白和复杂代谢工程提供了新策略。

结项摘要

质体基因工程具有外源基因高表达和生物安全性等独特优势,在分子农业、代谢工程和基因改良等领域具有广阔的应用前景。迄今为止大部分质体转化技术均依赖于质粒载体的构建,然而质体转化载体并没有通用载体且构建过程十分繁琐,不易构建含有长操纵子的载体,难于克隆对细菌有毒或易诱导重组的外源基因。在本研究中,我们利用质体内源丰富的同源重组使用具有同源序列的线性DNA片段开发了一种简易的无克隆质体转化方法。我们研究发现,两个线性的DNA片段之间重叠200 bp或以上便足以以传统的质体转化效率整合到质体基因组中。两个线性的DNA片段之间重叠50 bp也可以成功整合到质体基因组中,但是其质体转化的效率远远低于于传统的质体转化方法的效率。同时,我们还对通过线性DNA片段和传统质体转化方法得到的质体转化植株进行了蛋白水平的检测,不论是GFP蛋白的表达量还是蛋白功能都没有显著性差异。而且我们还对两种方法得到质体转化植株在遗传特性进行了相关检测。在T1代种子测试和T1代植物整个生长过程中都没有显著性差异。此外,我们成功地利用此方法将来源于噬菌体的裂解酶基因plyGBS(其表达产物对大肠杆菌有毒)和一个长操纵子导入烟草质体基因组。该技术的建立简化了质体转化过程,为在质体中表达细菌毒性蛋白和长操纵子提供了一种新的策略。

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)
A simple technology for plastid transformation with fragmented DNA
一种利用片段化 DNA 进行质体转化的简单技术
  • DOI:
    10.1093/jxb/erac256
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Kang Ren;Wenbo Xu;Bailing Ren;Jinqiu Fu;Chunmei Jiang;Jiang Zhang
  • 通讯作者:
    Jiang Zhang
PtBRI1.2 promotes shoot growth and wood formation through a brassinosteroid-mediated PtBZR1-PtWNDs module in poplar
PtBRI1.2 通过油菜素类固醇介导的 PtBZR1-PtWNDs 模块促进杨树芽生长和木材形成
  • DOI:
    10.1093/jxb/erab260
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Chunmei Jiang;Bei Li;Zhizhong Song;Yuliang Zhang;Chunyan Yu;Haihai Wang;Limin Wang;Hongxia Zhang
  • 通讯作者:
    Hongxia Zhang
COST1 regulates autophagy to control plant drought tolerance
COST1调节自噬控制植物耐旱性
  • DOI:
    10.1073/pnas.1918539117
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Proceedings of the National Academy of Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yan Bao;Wei-Meng Song;Peipei Wang;Xiang Yu;Bei Li;Chunmei Jiang;Shin-Han Shiu;Hongxia Zhang;Diane C.Bassham
  • 通讯作者:
    Diane C.Bassham

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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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