重离子辐射对绿藻的诱变效应和光合系统的损伤研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11665011
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    41.0万
  • 负责人：
    罗光宏
  • 依托单位：
    河西学院
  • 学科分类：
    A3010.核技术在其他领域中的应用
  • 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

The mechanism of radiation suggests that heavy ions radiation can not only causes the large fragment of DNA missing, but also causes membrane system and protein damaging, while the damage mechanism of the membrane system and protein is still not fully clear. Preliminary works suggested that heavy ions radiation has significant mutagenic effect on photosynthetic system of higher plants and algae. In this project, Selenastrum capricornutum is selected as research material. One aim of this project is about exploring dose and time effects of pigments and main proteins of photosynthesis system caused by heavy ions radiation. The other is about mutation strains which had significant different photosynthetic capacity and wild strain as targets, aiming at find differential express proteins related to photosynthesis system and expecting to find loci proteins of chloroplast caused by heavy ions radiation. Green algae is one of the study hotspot in the fields of the environmental monitoring and management, biological energy and environmental control and life support system (ECLSS) of manned spacecraft. And it has attracted more and more attention.In conclusion, the results of this project are a powerful supplement of the damage mechanism of heavy ions radiation from proteomic level, and also has guiding significance for higher plants breeding of heavy ions radiation.
通过对重离子辐照机理的研究发现，重离子辐射不仅会对DNA造成大片段缺失，也能对生物膜系统和蛋白质大分子造成损伤，但是目前相关损伤机理尚未完全清楚。前期工作表明，重离子辐射对高等植物和藻类光合系统有显著影响。本项目选用羊角月牙藻，首先研究辐照对绿藻光合色素及光系统主要蛋白的剂量和时间损伤效应；其次以光合能力显著变化的突变藻株为研究对象，建立其转录组特征和数据平台，挖掘与辐照光合损伤相关的代谢途径，同时寻找相关差异表达蛋白，期望找到重离子辐射对绿藻叶绿体内的蛋白作用位点。绿藻作为环境监测和治理、生物能源以及载人航天器环控生保系统等领域的研究热点，逐渐受到人们的重视，本研究将从转录组和蛋白组水平为重离子辐照损伤机理研究做有力补充，不但有助于微藻的辐照诱变选育，对重离子辐照高等植物育种也具有指导意义，同时为太空辐射对藻类光合系统的影响提供一定的理论依据，对绿藻空间应用提供相应帮助。

结项摘要

绿藻作为环境监测和治理、生物能源以及载人航天器环控生保系统等领域的研究热点，逐渐受到人们的重视。近几年通过重离子辐射诱变技术筛选得到多株优良藻株，但是相关损伤机理仍尚未完全清楚。本项目以羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）为主要研究材料，首先研究辐照对绿藻光合色素及光系统主要蛋白的剂量和时间损伤效应，发现20 Gy辐照羊角月牙藻后24 h后光合效率提高，各剂量辐照羊角月牙藻后均启动热耗散光保护机制，60 Gy辐照羊角月牙藻24 h后有较多的3Chl*产生。其次，筛选获得5株对数期叶绿素a 含量显著降低的稳定突变藻株，结果显示突变藻株光合效率、光保护能力和捕光天线主要蛋白转录水平与野生型差异显著。在此基础上，选择突变藻株Y-#19和Y-#37进行转录组学和蛋白质组学检测，并对结果进行关联分析，以期挖掘与辐照光合损伤相关的代谢途径，同时寻找相关差异表达蛋白。转录组学结果显示月牙藻突变株Y-#19对高光强胁迫更为敏感，虽然与光合系统相关的代谢途径没有发生明显变化，但是Y-#19主要代谢流和能量流都流向调控通路，碳固定相关代谢持续降低，因此导致较低的生物量积累。Y-#37中上调通路有部分类似Y-#19，但是光合系统相关代谢通路一直处于上调水平，说明Y-#37虽然也受到高光强胁迫影响，但是通过调控光合系统进行上调表达，生物量积累仍然高于Y-#19。同时蛋白质组学结果显示Y-#19检测出光合作用生物中碳固定以及光合作用相关蛋白，并且不饱和脂肪酸合成变为氮代谢，而Y-#37在叶绿体相关蛋白基础上，还通过对蛋白质进行修饰（包括棕榈酰化和泛素化等）来响应过量的高光刺激，并同时进行生物量积累。最终关联分析表明，与初始藻株Y-#CK相比，突变藻株中蛋白质修饰等相关代谢过程是高光强胁迫下藻株生理生化差异的主要原因。本研究从转录组和蛋白组水平为重离子辐照损伤机理研究提供相应的理论基础，不仅对重离子辐照微藻和高等植物育种具有指导意义，同时也为太空辐射对藻类光合系统的影响提供一定的研究依据。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Recommended turbulent energy dissipation rate for biomass and lipid production of Scenedesmus obliquus in an aerated photosynthetic culture system
通气光合培养系统中斜生栅藻生物量和脂质生产的推荐湍流能量耗散率
  • DOI：
    10.1007/s11356-020-08700-9
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    An Mei;Yang Songqi;Wu Haiming;Luo Guanghong;Li Ming
  • 通讯作者：
    Li Ming
重离子辐照对盐生杜氏藻的诱变效应及光合响应机理
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    辐射研究与辐射工艺学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    席一梅;殷亮;迟占有;李欣;罗光宏
  • 通讯作者：
    罗光宏
Cd resistant characterization of mutant strain irradiated by carbon-ion beam
碳离子束辐照突变株的抗镉特性
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2018.03.036
  • 发表时间：
    2018-07-05
  • 期刊：
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Li, Xin;Wang, Jie;Wang, Jufang
  • 通讯作者：
    Wang, Jufang
Photosynthetic response of Scenedesmus quadricauda to carbon ions irradiation
四尾栅藻对碳离子辐照的光合响应
  • DOI：
    10.1016/j.actaastro.2018.12.013
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Acta Astronautica
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Jie Wang;Jufang Wang;Wenjian Li;Guanghong Luo;Songqi Yang;Yan Du;Wei Wei;Wenjie Jin;Shanwei Luo;Xin Li
  • 通讯作者：
    Xin Li
螺旋藻多糖铁(Ⅲ)配合物的制备、抗氧化及淋巴细胞增殖活性
  • DOI：
    10.13550/j.jxhg.20180666
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    精细化工
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张喜峰;崔晶;王文琴;罗光宏;杨生辉
  • 通讯作者：
    杨生辉

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其他文献

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  • DOI：
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  • 期刊：
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  • 通讯作者：
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  • 作者：
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  • DOI：
    10.13961/j.cnki.stbctb.2018.06.005
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    水土保持通报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    陈叶;闫芳;马银山;罗光宏
  • 通讯作者：
    罗光宏

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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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