拟南芥K+/H+反向交换体AtKEA基因家族的生化特性和生物功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31070222
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    30.0万
  • 负责人：
    邱全胜
  • 依托单位：
    兰州大学
  • 学科分类：
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

拟南芥AtKEA基因家族包括6个基因。 序列分析显示AtKEA基因与细菌K+/H+反向交换体KefB和KefC极为相似，暗示AtKEA基因可能编码K+/H+反向交换体，在植物体内钾离子分配和细胞钾离子运输等方面起着重要的调控作用。然而目前尚无任何有关AtKEA 基因家组离子转运特性和生物功能的报道。我们将运用分子生物学和生物化学技术和方法首次从膜微囊， 酵母和植物三个层次对拟南芥AtKEA基因家族的离子转运特性, 基因表达模式, 蛋白质细胞定位以及生物学功能进行全面研究,以期阐明拟南芥AtKEA基因家族在钾营养、抗盐胁迫，细胞pH调节和膜微囊运输及生物膜融合等方面的生物学功能，为全面揭示植物钾营养代谢机理，阐明植物生长发育规律以及提高植物钾离子利用效率等奠定重要理论基础。力争在植物K+/H+反向交换体领域做出重大突破性的研究成果。

结项摘要

Na+,K+/H+ 反向转运体的生物功能是跨膜转运Na+ 或K+，同时进行H+的反向转运。它们在Na+ 和K+ 的转运，耐盐性，细胞周期和细胞增殖的调节，膜微囊运输和生物膜融合，以及生物合成等起着重要的调节作用。AtKEA基因家族包括6个基因。目前对于AtKEAs的离子转运特性和生物功能尚缺乏实验研究。本课题采用酵母生长实验，GUS染色, RT-qPCR以及GFP标签技术，首次研究了AtKEA基因家族的离子转运特性，基因表达模式和亚细胞定位。AtKEAs与细菌K+/H+反向交换体KefB和KefC及酵母K+/H+反向交换体ScKHA1的基因序列高度相似，表明AtKEA可能编码K+/H+反向交换体，在植物钾离子调控方面起着重要的作用。同时发现，AtKEAs与AtNHXs和AtCHXs分布在不同的进化枝上，暗示AtKEAs的功能可能不同于AtNHXs和AtCHXs。AtKEA基因家族的6个基因在进化分支中形成两个亚组：AtKEA1-3 和AtKEA4-6。AtKEA1和AtKEA2具有较长的N端结构域；全长AtKEA1在酵母细胞中没有离子转运活性。我们采用缺失离子转运蛋白的酵母突变体，分析AtKEA的离子转运特性。AtKEA基因家族能够抵抗高浓度K+ 和潮霉素的胁迫，但是不能抵抗盐胁迫和Li+ 胁迫。AtKEA基因家族在拟南芥根和叶上均有表达。在低浓度K+ 胁迫下，AtKEA1, AtKEA 3和AtKEA 4的表达增强；AtKEA2 和AtKEA5在山梨醇与ABA处理下表达增强。然而，AtKEA2 和AtKEA5在aba2-3突变体中未表现出渗透响应，说明AtKEA2 和AtKEA5的渗透响应是受ABA的调节。在sos突变体中，AtKEA基因的表达不受影响，表明AtKEA基因的表达可能不受SOS途径的调节。在酵母细胞中，通过GFP融合蛋白分析发现AtKEA基因家族的细胞定位具有多样性。在拟南芥中，通过原生质体瞬时表达分析及稳定转化分析发现，AtKEA3定位于高尔基上。我们还发现，keaX keaY 双突变体植株矮小，发育迟缓，说明AtKEAX和ATKEAY基因调节植物的生长发育。有关机理目前正在研究之中。我们的结果显示，AtKEA基因家族成员在细胞中具有不同的表达模式和亚细胞分布；AtKEA基因在拟南芥中可能具有促进K+ 的体内平衡和渗透调节的作用。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
V-ATPase, ScNhx1p and Yeast Vacuole Fusion
V-ATPase、ScNhx1p 和酵母液泡融合
  • DOI：
    10.1016/j.jgg.2012.02.001
  • 发表时间：
    2012-04-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF GENETICS AND GENOMICS
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Qiu, Quan-Sheng
  • 通讯作者：
    Qiu, Quan-Sheng
A Novel AtKEA Gene Family, Homolog of Bacterial K+/H+ Antiporters, Plays Potential Roles in K+ Homeostasis and Osmotic Adjustment in Arabidopsis
新型 AtKEA 基因家族（细菌 K /H 逆向转运蛋白的同源物）在拟南芥 K 稳态和渗透压调节中发挥潜在作用
  • DOI：
    10.1371/journal.pone.0081463
  • 发表时间：
    2013-11
  • 期刊：
    PLos One
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Sheng Zheng;Ting Pan;Ligang Fan;Quan-Sheng Qiu
  • 通讯作者：
    Quan-Sheng Qiu
Plant and Yeast NHX Antiporters: Roles in Membrane Trafficking
植物和酵母 NHX 反转运蛋白：在膜运输中的作用
  • DOI：
    10.1111/j.1744-7909.2012.01097.x
  • 发表时间：
    2012-02-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF INTEGRATIVE PLANT BIOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Qiu, Quan-Sheng
  • 通讯作者：
    Qiu, Quan-Sheng

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  • 作者：
    邱全胜
  • 通讯作者：
    邱全胜
N-端结构域决定拟南芥KEA1和KEA2的亚细胞定位及定位与功能的关系
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘婷;邱全胜
  • 通讯作者：
    邱全胜

其他文献

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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

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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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