羊草和小麦特有组氨酸富集钙结合蛋白HRC的生理功能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31800206
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0205.植物与环境互作
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Sheepgrass (Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.) is a perennial forage and ecological grass in China, with strong resistance to abiotic stress, therefore, exploring novel genes conferring abiotic stress resistance from sheepgrass has great theoretical significance and practical value. Calcium as second messenger is a vital signaling molecule in plants for maintaining cellular stability and sensing interior and exterior environment. The abiotic stress were sensed by diverse intracellular Ca2+ binding sensor proteins. However, so far no Ca2+ binding proteins was identified in the sheepgrass. In our previous study, a homologous gene of animal histidine-rich Ca2+ binding protein gene (HRC) was first identified in the sheepgrass and the bioinformatics analysis results show it was only found in the sheepgrass, wheat and its closed related species. Preliminary results show that the sheepgrass HRC (LcHRC) showed a Ca2+ binding activity and sensitivity to ABA in the plant. On the basis of these results, methods of Virus Induced Gene Silencing (VIGS), CRISPR/Cas9 mediated genome editing technology as well as overexpression of LcHRC in Arabidopsis will be used to identify the function of LcHRC in plants. The aims of this project are to identify LcHRC in sheepgrass and its potential functions in the responses to drought and ABA sensitivity, which will also provide effective theory basis for the use of HRC gene in wheat.
羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)是我国重要的禾本科牧草和生态草,具有较强的抗逆特性,相关基因资源的发掘和利用具有重要的意义。钙做为细胞内第二信使直接参与介导植物对多种逆境的应答,而钙信号主要通过钙结合蛋白进行感受和转导,目前关于羊草钙结合蛋白的相关研究还尚未见报道。项目组前期研究中获得羊草和小麦特有的组氨酸富集钙结合蛋白(HRC),初步研究表明羊草HRC(LcHRC)具有钙离子结合特性并与ABA敏感性相关,本项目拟在此基础上,进一步分析LcHRC基因的分子特征,通过过表达、病毒介导的基因沉默及基因组编辑等技术验证LcHRC在钙离子结合、ABA敏感性及抗旱性中的作用,解析LcHRC的功能、作用机制及其调控网络。该项目的开展可望获得羊草和小麦特有的钙结合蛋白新基因,并为解析羊草和小麦等重要植物钙结合蛋白参与逆境调控的分子和生理基础提供依据。

结项摘要

羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)是我国重要的禾本科牧草和生态草,具有较强的抗逆特性,相关基因资源的发掘和利用具有重要的意义。钙做为细胞内第二信使直接参与介导植物对多种逆境的应答,而钙信号主要通过钙结合蛋白进行感受和转导,然而关于羊草钙结合蛋白的相关研究还尚未见报道,本研究在羊草中克隆了组氨酸富集钙结合蛋白LcHRC基因,明确了其在羊草中的表达特征,利用项目组开发的羊草瞬时表达方法明确了LcHRC定位于细胞核,体外实验证明LcHRC可以和Ca2+、Zn2+特异性结合,同Mg2+、Mn2+没有结合特性。转LcHRC基因拟南芥生长对ABA敏感且抵抗干旱的能力提高,ABA处理拟南芥植株叶片,转LcHRC基因拟南芥细胞质内Ca2+浓度升高倍数低于野生型拟南芥中升高倍数且ABA信号应答相关基因表达量下调。酵母双杂交筛选拟南芥cDNA酵母文库,发现LcHRC可以同拟南芥中含Tudor/PWWP/MBT结构域蛋白AtPWWP3相互作用,该蛋白组可能在组蛋白去乙酰化中具有重要作用。拟南芥AtPWWP3基因突变体表现出对ABA不敏感,进一步分析发现AtPWWP3与羊草中LcTPM基因同源,酵母双杂交实验证明LcHRC和LcTPM可以相互作用,亚细胞定位表明LcTPM同样定位于细胞核。最新研究报道表明LcHRC高度同源基因TaHRC基因在小麦抗赤霉病中发挥着重要作用,鉴于此,项目组收集来自内蒙古自治区的羊草种质资源227份,通过对LcHRC基因测序发现LcHRC基因的自然突变体,该突变体对ABA不敏感。综上,本项目不仅证明LcHRC可能通过调节细胞质内Ca2+浓度的变化参与ABA依赖信号通路对干旱胁迫的应答,还筛选获得可被进一步应用的LcHRC基因资源。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A Leymus chinensis histidine-rich Ca2+-binding protein binds Ca2+/Zn2+ and suppresses abscisic acid signaling in Arabidopsis
羊草中富含组氨酸的 Ca2 结合蛋白结合 Ca2/Zn2 并抑制拟南芥中的脱落酸信号传导
  • DOI:
    10.1016/j.jplph.2020.153209
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Plant Physiology
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Ju Yang;Ting Zhang;Huiping Mao;Huiqing Jin;Yongwei Sun;Zhi Qi
  • 通讯作者:
    Zhi Qi

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其他文献

20%Mo/Cu-Al2O3复合材料的强化机理及热变形行为
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  • 通讯作者:
    张毅
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    任凤章
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    孙殿柱;康新才;孙永伟;李延瑞;SUN Dian-zhu,KANG Xin-cai,SUN Yong-wei,LI Yan-rui(
  • 通讯作者:
    SUN Dian-zhu,KANG Xin-cai,SUN Yong-wei,LI Yan-rui(
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  • 作者:
    孙殿柱;康新才;李延瑞;孙永伟
  • 通讯作者:
    孙永伟
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    金属热处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯江;田保红;孙永伟;刘勇;张毅
  • 通讯作者:
    张毅

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内含肽介导的split-Cas9系统在大麦条纹花叶病毒介导的基因组编辑技术中的应用研究
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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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