利用“组学”方法解析岩溶高钙环境下华南忍冬叶片腺体储钙和气孔泌钙的代谢网络

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31270373
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0208.植物资源保护与利用
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

High level of calcium in karst ecosystem was formed in the process of weathering pedogenesis of numerous carbonate rocks. Research on the adaptation mechanism for plant that growth in karst area could provide the theoretical and practical basis for vegetation recovery. Take the Lonicera confusa which can suitable for grown in karst area as research object, the gland storing and stomata secreting calcium are the two main adative modes for this plant to high level of calcium content in karst area were observed previous. However, the molecular mechanism of these two adative modes was remained unclear. In this project, the Lonicera confusa that cultivated in non-karst area with lower calcium was used as control, the calcium content in glands in different developmental stages and stomata in different calcium secreting stages were analyzed that cultivated in karst area by using energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX) and laser scanning confocal microscope(LSCM), the gene and protein expression profiles were analyzed by using RNA sequencing combined with two dimensional electrophoresis(2-DE) of protein techniques in order to found the differentially expressed genes and proteins. The function of these differentially expressed genes and proteins were verified by using fluorescence quantitative PCR and transgenic plants. The results can provide us a basis for construction the metabolic network for gland storing and stomata secreting calcium process and cultivate the new germplasm resources of Lonicera confusa.
碳酸盐岩风化成土过程造就了岩溶生态系统土壤的富钙性,对岩溶区植物适应高钙机制进行研究,可为岩溶区植被恢复提供理论和实践依据。前期研究表明:腺体储钙和气孔泌钙是岩溶高钙适生植物华南忍冬适应高钙环境的两种主要方式,但腺体储钙和气孔泌钙的分子机制尚不明确。本研究以非岩溶低钙土壤栽培的华南忍冬为对照,以岩溶高钙土壤栽培华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的叶片为材料,在能谱和激光共聚焦显微镜分析腺体不同储钙阶段腺体内钙含量和气孔泌钙不同阶段气孔及周围细胞钙含量的基础上,利用RNA-Seq技术结合蛋白质组学技术对比分析腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的基因表达谱和蛋白质表达谱,找到差异表达的关键酶基因和蛋白质,并对差异基因和差异蛋白质对应基因进行转基因功能验证,为解析华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙的代谢网络及培育新的华南忍冬种质资源打下基础。

结项摘要

碳酸盐岩风化成土过程造就了岩溶生态系统土壤的富钙性,对岩溶区植物适应高钙机制进行研究,可为岩溶区植被恢复提供理论和实践依据。前期研究表明:腺体储钙和气孔泌钙是岩溶高钙适生植物华南忍冬适应高钙环境的两种主要方式,但腺体储钙和气孔泌钙的分子机制尚不明确。本研究以非岩溶低钙土壤栽培的华南忍冬为对照,以岩溶高钙土壤栽培华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的叶片为材料,利用能谱和激光共聚焦显微镜分析了腺体不同储钙阶段腺体内钙含量和气孔泌钙不同阶段气孔及周围细胞钙含量;同时利用RNA-Seq技术结合蛋白质组学技术对比分析腺体储钙和气孔泌钙不同阶段的基因表达谱和蛋白质表达谱,找到差异表达的关键酶基因和蛋白质,并对差异基因和差异蛋白质对应基因进行转基因功能验证,为解析华南忍冬腺体储钙和气孔泌钙的代谢网络及培育新的华南忍冬种质资源打下基础。.研究结果表明:大量Ca2+被根系吸收后,通过Ca2+转运系统运输到叶片表面腺体和气孔周边细胞,并最终通过叶片表面腺体和部分气孔分泌到植物体外,该过程势必涉及了钙离子的吸收、转运以及腺体储存和气孔分泌等多个过程;针对钙离子诱导后的金银花转录组和蛋白质组学分析研究发现,Carbohydrate metabolism,Amino acid metabolism,Energy metabolism,Lipid metabolism在钙离子短期诱导和长期诱导后均有较大变化,同时与Excretory system相关的代谢以及钙离子诱导的转运蛋白等均被发现;根据这些基因表达变化构建了华南忍冬吸收转运钙离子的代谢网络,并对部分基因进行了转基因功能验证。对于华南忍冬有关腺体储钙和气孔泌钙可能的分子机理以及特异的钙转运蛋白(通道)及其调控途径还未见相关报道。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genome-Wide Identification and Characterization of MicroRNAs and Target Genes in Lonicera japonica.
金银花 MicroRNA 和靶基因的全基因组鉴定和表征
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0164140
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xia H;Zhang L;Wu G;Fu C;Long Y;Xiang J;Gan J;Zhou Y;Yu L;Li M
  • 通讯作者:
    Li M
Characterization and molecular interpretation of the photosynthetic traits of Lonicera confusa in Karst environment.
喀斯特环境下忍冬光合特性的表征及分子解释
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0100703
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wu G;Jia H;Huang Y;Gan L;Fu C;Zhang L;Yu L;Li M
  • 通讯作者:
    Li M
Different Gene Expression Patterns between Leaves and Flowers in Lonicera japonica Revealed by Transcriptome Analysis.
转录组分析揭示金银花叶和花基因表达模式的差异
  • DOI:
    10.3389/fpls.2016.00637
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhang L;Long Y;Fu C;Xiang J;Gan J;Wu G;Jia H;Yu L;Li M
  • 通讯作者:
    Li M

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其他文献

干旱胁迫过程中外源钙对忍冬光合生理的影响
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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]
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          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
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