盐生植物四翅滨藜盐囊泡Na+积累机制及其分子基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670405
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0303.生理生态学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Excluding excessive Na+ from epidermal cell and sequestering it into salt bladder is an important strategy for many halophyte species in response to saline environments. However, it is not yet clear about the mechanisms underlying this process. Previous studies have demonstrated that the plasma membrane Na+/H+ antiporter (SOS1) mediates the Na+ efflux from cell, and the high affinity potassium transporter (HKT) is involved in the Na+ influx into cell, respectively. In recent study, we found that both AcSOS1 and AcHKT1;1 showed predominant expression in leaves of Atriplex canescens, an excellent halophyte with salt bladder, and were significantly induced by NaCl treatment. In this project, therefore, we will try to analyze the expression patterns of AcSOS1 and AcHKT1;1 among the mesophyll tissue and the salt bladders of A. canescens under NaCl treatments. After that, the subcellular location and the ion transport characteristics of AcSOS1 and AcHKT1;1 will be confirmed, respectively. Finally, the RNAi lines with down-regulated expression of AcSOS1 or AcHKT1;1 will be developed, respectively. The salt tolerance, Na+ contents and distribution from mesophyll tissue to salt bladders, and the Na+ flux rate in EC–SC–EBC complex will be comparatively analyzed between RNAi lines and wild-type under NaCl treatment. The aim of this project is to reveal the roles of AcSOS1 and AcHKT1;1 in salt bladder Na+ sequestration as well as the salt tolerance of A. canescens, which will lay a theoretical basis for elucidating salt-resistant mechanisms of halophytes with salt bladder.
将体内大量Na+从表皮细胞排出并积累至盐囊泡,是众多盐生植物适应盐渍生境的重要策略,但有关该过程的机制尚无报道。已有研究表明,质膜Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)介导植物细胞Na+的外排,而高亲和性钾转运蛋白(HKT)则参与Na+向细胞内的装载。我们近期发现,AcSOS1和AcHKT1;1在盐囊泡类盐生植物四翅滨藜的叶中高丰度表达,且受盐处理强烈诱导。因此,本项目拟系统分析盐处理下AcSOS1和AcHKT1;1在四翅滨藜叶肉组织和盐囊泡中的表达模式,并检测其亚细胞定位和离子转运特性;通过RNAi技术分别沉默其表达,评价RNAi 株系的抗盐性,分析盐处理下其叶肉组织和盐囊泡中Na+的含量与分布、并测定叶表皮细胞-柄细胞-盐囊泡复合体中Na+的实时流速。以期揭示AcSOS1和AcHKT1;1在四翅滨藜盐囊泡Na+积累及其抗盐性中的作用,为阐明盐囊泡类盐生植物的抗盐机制奠定理论基础。

结项摘要

将体内大量Na+从表皮细胞排出并积累至盐囊泡,是众多盐生植物适应盐渍生境的重要策略,但有关该过程的机制尚无报道。我们前期研究发现,AcSOS1和AcHKT1;2在盐囊泡类盐生植物四翅滨藜的叶中高丰度表达,且受盐处理强烈诱导。在此基础上,本项目经过4年的努力,取得如下主要成果:(1) 四翅滨藜盐囊泡是由囊泡细胞、柄细胞以及基部的表皮细胞共同构成盐囊泡复合体,具有再生性,NaCl处理能够显著加快其再生速度、促使其体积增大。(2) 盐囊泡能够直接调控盐渍环境下四翅滨藜体内离子稳态平衡,从而维持其耐盐性。(3) AcSOS1定位于质膜,介导细胞Na+外排,在四翅滨藜成熟叶中的表达受盐处理的显著诱导,且刷除盐囊泡刺激其表达丰度在短时间内大幅度上调,表明其可能通过介导Na+由叶表皮细胞排出而直接参与四翅滨藜盐囊泡Na+积累过程。(4) AcHKT1;2为特异性介导Na+吸收的质膜定位蛋白,主要在四翅滨藜成熟叶中高丰度表达,且刷除盐囊泡显著降低其在四翅滨藜成熟叶中的表达水平,表明AcHKT1;2可能在盐囊泡复合体中优先表达,介导Na+进入盐囊泡。(5) 转录组分析发现,100 mmol/L NaCl处理下四翅滨藜根和叶中众多必需元素、Na+转运蛋白以及水通道蛋白编码基因的表达丰度显著上调,在此基础上,筛选出多个与四翅滨藜耐盐性密切相关的重要候选基因。项目执行期间,发表SCI论文7篇,中文核心期刊论文7篇,培养毕业博士研究生1名、毕业硕士研究生4名。项目研究成果为系统阐明盐囊泡类泌盐植物的抗盐机制奠定了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
紫花苜蓿叶酸合成关键酶GCHI和ADCS编码基因的克隆及分析
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2017.0090
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨宝萍;郭欢;施颖;冯文锦;李婵;包爱科
  • 通讯作者:
    包爱科
NaCl在四翅滨藜适应渗透胁迫中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    草业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭欢;潘雅清;包爱科
  • 通讯作者:
    包爱科
Overexpression of Arabidopsis H+-pyrophosphatase improves the growth of alfalfa under long-term salinity, drought conditions and phosphate deficiency
拟南芥H-焦磷酸酶的过表达改善了长期盐分、干旱和缺磷条件下苜蓿的生长
  • DOI:
    10.17221/134/2018-cjgpb
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Czech Journal of Genetics and Plant Breeding
  • 影响因子:
    1.304
  • 作者:
    Su Jia-Hao;Bai Tian-Hui;Wang Fei;Bao Ai-Ke
  • 通讯作者:
    Bao Ai-Ke
盐生植物的独特泌盐结构——盐囊泡
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2019.0028
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张乐;郭欢;包爱科
  • 通讯作者:
    包爱科
植物H~+-PPase研究进展
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2020.0057
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王贝贝;张乐;郭欢;包爱科
  • 通讯作者:
    包爱科

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其他文献

转录组学在牧草上的应用进展
  • DOI:
    10.11829/j.issn.1001-0629.2018-0122
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    草业科学
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    --
  • 作者:
    王飞;刘林波;高天歌;高鲤;包爱科;王锁民
  • 通讯作者:
    王锁民
高等植物适应盐逆境研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    草业学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    包爱科;包爱科;马清;马清
  • 通讯作者:
    马清
苜蓿基因工程研究进展
  • DOI:
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  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张金林;包爱科;王锁民;王强龙
  • 通讯作者:
    王强龙
百脉根基因工程研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯波;包爱科;程星;王锁民
  • 通讯作者:
    王锁民
液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白与植物耐盐性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国农业科技导报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    伍国强;包爱科;王强龙;王锁民
  • 通讯作者:
    王锁民

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四翅滨藜AcWDR1在盐囊泡形成中的功能及其作用机制研究
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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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