控制大豆种子镉积累基因(GmHMA3)的功能分析

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基本信息

  • 批准号:
    31301349
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Soybean [Glycine Max (L.) Merr] has long been a staple food for Asian, containing rich plant protein and oil. The Food and Agriculture Organization and the World Health Organization proposed an upper limit of 0.2 mg/kg Cd concentration in soybean grain. There are cultivar differences in seed Cd accumulation in soybean and many cultivars accumulate high Cd concentrations in seed when grown on Cd-contaminated soils. Although there is no information available to show Cd in soybean has caused any adverse effects in humans, limiting Cd concentrations in edible produce and reducing the amount of Cd in the food chain are important human health issues. GmHMA3w cloned from a low seed Cd accumulator, acts as a Cd and Zn transporter in yeast; GmHMA3a cloned from a high seed Cd accumulator, has lost its function due to a SNP. In this program, we will use transgenic functional analysis, western-blot analysis, immunohistological staining, and subcellular localization in onion epidermal cells to insulate: (1) the different function between GmHMA3a and GmHMA3w in soybean; (2) the functional place of GmHMA3; (3) the function of GmHMA3 and the transport effect under the over-expression of GmHMA3w; (4) the model of Cd transport and storage in soybean; which will serve the low Cd accumulated breeding and the evaluate of soybean resources.
大豆是重要的粮食作物。我国2/3的大豆依赖进口,严重威胁我国的粮食安全和民生保障。不同大豆品种之间种子的镉积累能力不同,大部分现有栽培品种能够积累超过安全大豆标准(0.2 mg/kg干种子)的镉含量在种子中,潜在威胁人类健康。来源于大豆种子低镉积累品种的GmHMA3w基因在酵母细胞中具有转运镉和锌的能力,而高镉积累品种的GmHMA3a由于单碱基突变丧失了该功能。本项目利用转基因功能验证、蛋白质表达、免疫组化染色以及洋葱表皮细胞亚定位等对这两个基因进行深入研究,从而探讨:(1)GmHMA3a和GmHMA3w基因之间在大豆自身体内的功能差异;(2)GmHMA3基因的作用场所;(3)GmHMA3基因功能以及在超表达情况下GmHMA3w基因的功能效应;(4)镉在大豆体内的转运和储藏途径。为培育和选育低镉大豆品种以及大豆育种资源的评价提供理论资料。

结项摘要

控制大豆种子低镉积累候选基因GmHMA3w在酵母中转运镉和锌,而GmHMA3a由于单碱基突变丧失了该功能。但在大豆体内其生物学功能未知。本项目研究中,基因敲除GmHMA3w显著降低了根和叶片中的镉浓度,增加了大豆镉的耐受性。超表达GmHMA3w显著增加了根中镉浓度,但降低了茎秆中的镉浓度,对叶片中的镉浓度无影响,同时也增加了大豆镉的敏感性。酵母遗传转化表明GmHMA3w不转运钴、铁和铅;超表达表明该基因也不转运锌、镁和钙。超表达GmHMA3w显著降低细胞壁组份的镉浓度,但同时显著增加细胞器组份中的镉浓度,对细胞可溶性组份的镉浓度无影响。免疫组织化学染色和原生质体亚细胞定位显示GmHMA3w和3a位于细胞膜和细胞器(叶绿体除外)。这些结果证明GmHMA3w在大豆体内只转运镉,将大豆细胞壁积累的镉转运到细胞器中,并导致镉中毒以及降低生物学产量,从而阻碍大豆根部的镉向地上部分转运。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Biologia Plantarum
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    1.5
  • 作者:
    Fan Xing;Sha Lina;Zhang Haiqin;Zhou Yonghong
  • 通讯作者:
    Zhou Yonghong
矮秆波兰小麦转录组库的建立与鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Genomics
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zeng Jian;Fan Xing;Zhang Haiqin;Zhou Yonghong
  • 通讯作者:
    Zhou Yonghong
蛋白质组揭示矮秆波兰小麦根部镉、锌互作
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    Zeng Jian;Fan Xing;Zhang Haiqin;Zhou Yonghong
  • 通讯作者:
    Zhou Yonghong
镉处理诱导两个大豆品种Cda1区间内5个候选基因基因的表达变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    The Scientific World Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sha Lina;Zhang Haiqin;Yu Kangfu;Zhou Yonghong
  • 通讯作者:
    Zhou Yonghong

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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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