Proteus mirabilis BCD3降解苄嘧磺隆的途径和分子机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31660524
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1404.农田草害、鼠害及其他有害生物
  • 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

Bensulphuron-methyl, a sulfonylurea herbicide, is most widely used in rice paddy. Long-term use and abuse of bensulphuron-methyl has caused succession crop phytotoxicity and water pollution, which seriously damaged food safety and human health. Microbial degradation is generally considered to be an effective and safe way to remove pollution and residual. However, some key issues were unclear about biodegradation pathway, gene and enzyme involved in the regulation of degradation. An endophyte bacterium Proteus mirabilis BCD3 was isolated from barnyard grass, which could efficiently degrade bensulphuron-methyl and possessed broad degradation spectrum. In this study, a series of studies were carried out. (1) Degradation conditions were optimized by response surface method, and then metabolites of degradation were analyzed by mass spectroscopy and molecular biologic methods to deduce the metabolic pathway. (2) The transcriptomes of P. mirabilis were sequenced based on the high throughout next-generation sequencing technologies. The differentially expressed genes were analyzed using bioinformatics method. Candidate genes were screened and confirmed with RT-PCR. (3) Key genes were cloned and heterogenous expressed or removed for functional verification. Characteristics of enzyme were researched in this experiment. This study reveals the metabolism mechanism about the biodegradation of bensulphuron-methyl by P. mirabilis BCD3 from molecular level, which will provide a scientific basis for the development of herbicide phytotoxicity remediation and resistant crops.
苄嘧磺隆是水稻田用量最大的磺酰脲类除草剂,长期的盲目使用和滥用造成后茬作物药害和水体污染。微生物降解是一种安全有效的去除污染和残留的方式,但许多问题如微生物降解的代谢途径、参与调控降解的基因和酶等仍不清楚。申请者前期从稗草中筛选出能高效降解苄嘧磺隆的内生菌Proteus mirabilis BCD3,且降解谱广。本研究以该菌为对象开展以下工作:(1)用响应曲面法优化降解条件,借助质谱和分子生物学手段研究该菌对苄嘧磺隆的降解产物,揭示其降解途径;(2)采用高通量二代测序技术对该菌进行转录组测序,运用生物信息学对功能差异基因分析,筛选出候选基因,并使用RT-PCR进行验证;(3)克隆相关的降解基因,对获得的关键酶基因进行外源表达或基因敲除进行功能验证和酶学特性研究。本研究从分子水平上揭示P. mirabilis降解苄嘧磺隆的代谢机理,为该类除草剂药害污染修复提供科学依据。

结项摘要

苄嘧磺隆除草剂在水稻田的长期使用和滥用已造成后茬作物药害和水体污染,而微生物降解是一种安全有效的去除苄嘧磺隆污染和残留的方式。本研究利用植物内生菌Proteus mirabilis BCD3降解苄嘧磺隆,优化了P. mirabilis BCD3对苄嘧磺隆的降解条件(包括温度、pH、接菌量、初始浓度和碳源);鉴定了苄嘧磺隆的2个降解产物并推断了菌株对苄嘧磺隆的降解途径(主要是通过裂解脲桥);对P. mirabilis BCD3的降解酶进行定位并研究了胞内粗酶液的降解特性;对P. mirabilis BCD3进行基因组测序并分析功能基因;对8个降解相关基因进行表达量分析,筛选出3个候选基因;进行基因克隆、蛋白表达、蛋白纯化后,发现1个有效的降解基因GST并进行酶学特性研究。本研究的结果揭示P. mirabilis降解苄嘧磺隆的代谢途径,挖掘相关降解基因,为其在减少苄嘧磺隆的药害污染上的应用提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
阿特拉津的甘蔗内生菌降解研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张佳丽;王彦辉;杜良伟
  • 通讯作者:
    杜良伟
Biodegradation of diuron by an endophytic fungus Neurospora intermedia DP8-1 isolated from sugarcane and its potential for remediating diuron-contaminated soils.
从甘蔗中分离的内生真菌中间脉孢菌 DP8-1 对敌草隆的生物降解及其修复敌草隆污染土壤的潜力
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0182556
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wang Y;Li H;Feng G;Du L;Zeng D
  • 通讯作者:
    Zeng D
溴氰菊酯在水溶液中的快速光降解研究
  • DOI:
    10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2017.1907
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    广西大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘珍;杜良伟;冯家勋
  • 通讯作者:
    冯家勋
Halosulfuron methyl did not have a significant effect on diversity and community of sugarcane rhizosphere microflora
甲基卤磺隆对甘蔗根际微生物区系多样性和群落没有显着影响
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2020.123040
  • 发表时间:
    2020-11-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Wang, Yanhui;Du, Liangwei;Jin, Decai
  • 通讯作者:
    Jin, Decai
乙草胺在水溶液中的光降解研究
  • DOI:
    10.16213/j.cnki.scjas.2018.2.031
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    西南农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赖晓丹;韦蕾;杜良伟;冯家勋
  • 通讯作者:
    冯家勋

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基于壳聚糖构建的纳米二甲四氯防控鬼针草的增效机制
  • 批准号:
    32360679
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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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