小桐子液泡膜H+转运焦磷酸酶的定向进化及用于小桐子抗逆性遗传改良的研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31160169
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:55.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1610.林木遗传育种
- 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
- 项目参与者:杜朝昆; 成蕴秀; 段晓艳; 李旭娟; 盛业龙; 赵静;
- 关键词:
项目摘要
小桐子是目前最被看好的生物能源和生态造林首选树种,但它的生长和产量受非生物逆境(如干旱、低温、土壤贫瘠)的严重制约。液泡膜H+转运焦磷酸酶(H+-PPase)对植物诸多抗逆性都具有独特的作用,但仍存在大的提升空间,而蛋白质定向进化可能是对其特性进行分子改良从而充分发挥它功能潜力的最佳途径。本项目将以小桐子液泡膜H+-PPase(JVP1)为研究对象,拟采用三种定向进化技术(错误倾向PCR、DNA 改组和饱和突变)以及简单且适配JVP1的酵母耐盐性表型筛选系统,获得高H+转运活性和高耦联比的JVP1突变体。然后,利用这种改良突变体及野生型JVP1基因对小桐子进行遗传改良,通过对比研究最终得到高抗逆性转基因小桐子植株,从而大力推动我国小桐子产业快速稳定发展。另外,本项目还可以为提高其它植物的抗逆性提供关键基因来源和有助于研究质子泵能量转换的耦联机制,因而在应用和基础研究两方面都具有重大意义。
结项摘要
H+转运焦磷酸酶(H+-PPase)在植物诸多逆境适应中起着独特作用。对能源植物小桐子H+-PPase(JVP1)酶学特性进行分子改良并用于小桐子抗逆遗传工程应该会推动小桐子产业快速发展。本项目研究内容主要是JVP1定向进化及其相关转基因植物的抗逆分析,取得的结果包括:(1)JVP1全长cDNA得到克隆;其应答表达与小桐子对非生物胁迫(盐、旱、热、冷)的内在耐受性呈现较大一致性;异源表达JVP1能有效提高大肠杆菌和酵母的耐盐性,其介导的酵母耐盐性还能被N端融合克鲁斯锥虫H+-PPase的液泡定位信号肽极大增强。(2)利用错误倾向PCR结合DNA改组法以及酵母耐盐性筛选系统对JVP1进行了定向进化,获得了酵母耐盐性显著提高的JVP1突变体,但经生化鉴定不是预期的高耦联比(H+转运/PPi水解)突变体,其酵母抗盐效果也没有在其转基因烟草植株中重现。当中可能原因、项目实施中其它一些问题和原因以及下一步的工作设想已给予说明。不过,在项目期间基于多方面考虑还开展了其它一些与本项目或与植物抗逆总体相关的工作并取得一定进展,包括:(3)从人肠道宏基因组中扩增得到甲基戊糖梭菌膜结合焦磷酸酶(CmPP,推测为一个Na+,H+-PPase)基因。CmPP异源表达能显著提高大肠杆菌和酵母的耐盐性及其转基因烟草植株的抗盐和抗旱能力。(4)从酵母中新鉴定出一个液泡定位信号肽,通过N 端融合能有效增强膜PPase(JVP1、CmPP)介导的酵母耐盐性。(5)鉴定出一个派生于大亚型Rubisco活化酶羧基端延伸段、具热稳定作用的酸性化小肽。它用作C端融合接头能显著提高植物热不稳定蛋白(拟南芥和烟草Rubisco活化酶、小桐子抗坏血酸过氧化物酶1(JcAPX1)和TATA盒结合蛋白1(JcTBP1))的热稳定性,还能有效保护JcAPX1酶免受热失活以及增强JcTBP1介导的酵母耐热性。(6)研究发现几种超酸性融合接头均能增强小桐子和拟南芥APX1的热稳定性并显著提高其酶活耐热性(至少2℃)。(7)完成小桐子全转录组测序及低温关联的数字基因表达分析。这些额外工作及其包含的研究思路无疑会有助于植物抗逆性的遗传改良。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Global analysis of transcriptome responses and gene expression profiles to cold stress of Jatropha curcas L.
麻疯树转录组响应和基因表达谱对冷胁迫的整体分析。
- DOI:10.1371/journal.pone.0082817
- 发表时间:2013
- 期刊:PloS one
- 影响因子:3.7
- 作者:Wang H;Zou Z;Wang S;Gong M
- 通讯作者:Gong M
植物细胞质APX1的研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:中国农业科技导报
- 影响因子:--
- 作者:杨玉梅;罗著;刘畅;邹竹荣
- 通讯作者:邹竹荣
H+焦磷酸酶促进植物磷利用的研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:分子植物育种
- 影响因子:--
- 作者:罗著;刘畅;龚明;邹竹荣
- 通讯作者:邹竹荣
原核生物膜整合焦磷酸酶的研究进展
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:基因组学与应用生物学
- 影响因子:--
- 作者:杜朝昆;段晓艳;龚明;邹竹荣
- 通讯作者:邹竹荣
Deep sequencing-based transcriptome analysis of the oil-bearing plant Physic Nut (Jatropha curcas L.) under cold stress
基于深度测序的冷胁迫下油料植物麻疯树转录组分析
- DOI:--
- 发表时间:2014-05
- 期刊:Plant Omics Journal
- 影响因子:--
- 作者:Haibo Wang;Zhurong Zou;Shasha Wang;Ming Gong
- 通讯作者:Ming Gong
共 9 条
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其他文献
土壤假单胞菌亚磷酸盐脱氢酶的基因克隆和原核表达及其酶活分析
- DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0250
- 发表时间:2018
- 期刊:生物技术通报
- 影响因子:--
- 作者:袁航;罗著;杨玉梅;刘延娟;高艳秀;刘娴;龚明;邹竹荣
- 通讯作者:邹竹荣
小桐子转录因子CBF基因的克隆及酵母表达载体的构建
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:植物生理学报
- 影响因子:--
- 作者:王海波;王莎莎;邹竹荣;龚明
- 通讯作者:龚明
甲基戊糖梭菌膜整合焦磷酸酶提高转基因烟草的抗旱性
- DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016-1208
- 发表时间:2017
- 期刊:生物技术通报
- 影响因子:--
- 作者:刘延娟;杨玉梅;刘娴;高艳秀;袁航;龚明;邹竹荣
- 通讯作者:邹竹荣
融合超嗜热菌Pyrococcus furiosus红素氧还蛋白可提高靶蛋白的热稳定性
- DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0060
- 发表时间:2021
- 期刊:生物技术通报
- 影响因子:--
- 作者:吴娇;余桂珍;袁航;刘娴;高艳秀;龚明;邹竹荣
- 通讯作者:邹竹荣
小桐子低温诱导查耳酮合酶基因的cDNA克隆及其表达分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:热带亚热带植物学报
- 影响因子:--
- 作者:王海波;邹竹荣;龚明
- 通讯作者:龚明
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邹竹荣的其他基金
利用超酸性融合策略增强蛋白酶体活性及提高植物耐热性的研究
- 批准号:32260230
- 批准年份:2022
- 资助金额:32.00 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
利用超酸性融合策略增强蛋白酶体活性及提高植物耐热性的研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
高等植物叶绿体异源合成抗疟药物青蒿素的研究
- 批准号:31760077
- 批准年份:2017
- 资助金额:40.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
高等植物叶绿体异源从头合成辅酶Q10的研究
- 批准号:31460067
- 批准年份:2014
- 资助金额:50.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
噬菌体Red重组系统用于高等植物叶绿体转化的研究
- 批准号:31060160
- 批准年份:2010
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目