Hlips在保护蓝藻光系统II免受氨损伤中的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600190
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0203.植物光合与固氮
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The amount of ammonia input has been increasing significantly with the human activities, resulting in the increase of lakes' trophic level all around the world. Meanwhile, the distribution of algal species in lakes have been changed significantly, and cyanobacterial blooms occur frequently. Previous studies indicated that high concentration of ammonia could inhibit photosystem II activity rapidly. Since different algal species showing wide range of ammonia sensitivity, ammonia is an important factor to influence the distribution of algal species in aquatic systems. Usually, cyanobacteria are dominant algal group in eutrophic lakes, and they are more resistant to ammonia inhibition than some other species. However, the mechanism of ammonia resistance in cyanobacteria is still unclear. In the previous study, the applicant found that transcript levels of high light inducible proteins (Hlips) in wild-type Synechocystis sp. PCC 6803 were significantly induced by ammonia treatment through transcriptome sequencing, and gene knocked-out mutants showed more sensitive to ammonia inhibition than wild-type Synechocystis sp. PCC 6803, which indicated Hlips played important role in ammonia resistance. On the basis of these results, this proposal will investigate the roles of different hlips genes play in ammonia resistance, by phenotype analysis on hlips genes combination knocked-out and complementary strains. By using BN-PAGE and mass spectrometry, different photosynthetic complexes will be isolated and identified among wild-type and hlips mutants treated with ammonia. With combination of chlorophyll fluorescence, immunoblotting, and protein-protein interaction analysis, functions of Hlips involved in PSII repair and protection will be elucidated. This study will reveal the mechanism of Hlips on the protection of PSII against ammonia damage, and provide theoretical support for understanding the inner mechanism of ammonia involved in the algae succession in aquatic systems.
人类活动的加剧极大程度地增加了氨氮排放,引起水体富营养化程度普遍升高,蓝藻水华频发。研究表明,高氨可抑制PSII活性,氨对不同藻类抑制效应上的差异,最终影响了水体中藻类类群的分布。蓝藻具有高氨耐受性,是富营养化高氨水体中优势藻类群,但其高氨耐受的分子机制还不清楚。申请人前期以集胞藻PCC 6803为研究材料,通过转录组测序筛选,发现其hlips基因家族受氨诱导上调表达显著,基因敲除后氨敏感性明显增强。本项目在此基础上,拟通过对各hlips基因的组合敲除及互补表型分析,确定不同Hlips在高氨耐受中的作用;结合蓝绿胶电泳及质谱鉴定,分析氨处理对野生型与突变株光合复合体的差异影响;通过叶绿素荧光、免疫印迹及蛋白互作分析,揭示Hlips在PSII修复与保护中的功能。本项目的顺利实施将阐明Hlips在保护蓝藻PSII免受氨损伤中的功能机制,为深入认识氨氮影响水体中藻类演替的内在机制提供理论支撑。

结项摘要

人类活动的加剧改变了全球环境,大量氨氮输入引起水体富营养化已是世界性问题。氨可抑制光合作用,蓝藻具有较强的氨毒害耐受性,常为富营养化水体中优势物种。蓝藻中具有一类受高光诱导表达的Hlips蛋白家族,在光合机构的形成及保护过程中发挥重要作用。本项目以模式蓝藻Synechocystis PCC 6803为研究材料,对其中四个hli基因(hliA/B/C/D)在氨毒害耐受中的功能进行研究。结果表明:氨处理后各基因在转录水平上均有不同程度增加,其中hliA/B两基因表达上升最为明显,且hliB转录本占hlips总转录本的90%以上。基因定向敲除获得各基因单敲除突变株,生长结果表明hliB-突变株在氨处理后生长较野生型藻株明显下降,表明该基因在细胞耐受氨毒害过程中发挥重要功能,这与基因表达水平结果一致。同时敲除两组同源基因后获得hliA-B-与hliC-D-双突变株,氨处理后两双突变藻株生长较各自单突变藻株出现叠加抑制现象,尤其是hliA-B-双突变株氨毒害敏感性明显增强,表明两组同源基因中功能冗余,且hliA与hliB功能更为重要。三敲除突变株藻株对氨毒害敏感性进一步增强,且仅保留hliB的三突变藻株较其它三突变藻株氨毒害耐受性更强,确证hliB的功能重要性。分离类囊体膜并结合免疫印迹分析,hliB-突变株类囊体中PsbO含量在氨处理后显著降低,表明HliB在维持放氧复合体(OEC)的稳定发挥重要功能。双敲除 hliA与hliB后,OEC稳定进一步削弱,而单敲除hliA/C/D,以及双敲除hliC/D均对氨处理后PsbO与类囊体膜的粘附没有影响。上述结果进一步表明HliB通过参与维持OEC的稳定,进而起到耐受氨毒害的作用。虽然hliA/B高度同源,但由于表达较低,HliA发挥作用较小;而双敲除 hliC/D后,蓝藻在氨处理后非光化学淬灭较hliA-B-双突变株明显下降,表明HliC/D参与光合机构的热耗散。酵母双杂交及Pull-down结果表明HliB可与FtsH2蛋白酶发生相互作用,因此HliB通过影响氨胁迫下受损D1蛋白的降解,进而影响放氧复合体的稳定。本研究阐明了Hlips家族成员在保护蓝藻光系统II免受氨毒害的差异功能,由于该基因家族在蓝藻中大量扩张,这也为蓝藻对逆境的高度适应性提供了解释。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dehydration-induced DnaK2 Chaperone Is Involved in PSII Repair of a Desiccation-tolerant Cyanobacterium
脱水诱导的 DnaK2 伴侣参与耐干燥蓝细菌的 PSII 修复
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Xu Hai-Feng;Dai Guozheng;Ye De-Min;Shang Jin-Long;Song Wei-Yu;Shi Huazhong;Qiu Baosheng
  • 通讯作者:
    Qiu Baosheng
Weak red light plays an important role in awakening the photosynthetic machinery following desiccation in the subaerial cyanobacterium Nostoc flagelliforme
弱红光在唤醒陆生蓝藻发菜干燥后的光合机制方面发挥着重要作用
  • DOI:
    10.1111/1462-2920.14600
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Xu Hai Feng;Dai Guo Zheng;Qiu Bao Sheng
  • 通讯作者:
    Qiu Bao Sheng

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

戴国政的其他基金

弱红光唤醒氮饥饿休眠蓝藻光合复苏的信号转导机制研究
  • 批准号:
    32370265
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型Ycf3互作蛋白Piaf在蓝藻光系统I复合体形成中的功能研究
  • 批准号:
    31970254
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码