《大環寡肽新亞家族Viba14與植物重金屬耐性的關係》是依託中山大學，由廖斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大環寡肽新亞家族Viba14與植物重金屬耐性的關係
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：廖斌
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大環寡肽（cyclotides）是少數科屬植物基因編碼的環肽，在植物抗生物脅迫中具有重要作用，而在植物防衛非生物脅迫（重金屬）中的作用尚需更多實驗證據的解析。本項目將以堇菜屬植物中發現的大環寡肽新亞家族Viba14前體基因為研究對象，採用分子生物學技術、生物信息學技術及轉基因技術研究它們在源植物中的表達調控模式、環肽結構以及在工程菌和擬南芥中的異源重組表達與重金屬脅迫抗性的關係，明確Viba14亞家族環肽在植物抗重金屬脅迫中的作用，以期揭示大環寡肽在重金屬脅迫下的表達是否是植物重金屬耐性/富集的新機制及確定大環寡肽新的生理功能，為以後利用轉基因技術促進植物重金屬耐性改良用於重金屬污染土壤的治理和農業生產，提供新的基因資源。
結題摘要
堇菜屬植物廣泛分布著金屬型植物，包括重金屬超富集植物寶山堇菜；植物大環肽（Cyclotides）是一類基因編碼的具有三對二硫鍵的首尾環化多肽，它們在堇菜屬植物中的分布尤其豐富和典型。本項目工作在以下幾個方面取得進展。（1）成功獲取5種代表性堇菜屬植物的組織培養幼苗，並通過土壤試驗發現土壤Cd、Pb和P影響鄉土叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi, AM）在寶山堇菜之間的定植，反之AM也能調控植物對Cd、Pb和P的吸收；（2）套用自主開發的環肽基因通用引物PCR擴增，限制片段長度cDNA文庫篩選技術，轉錄組測序技術從堇菜屬植物中篩選環肽近300個；（3）基於環肽的一級結構，以及在前體蛋白中的分布特徵，套用Perl語言開發出一種在基因組和海量蛋白序列中，高通量篩選環肽工具CyPerl，從植物基因組和蛋白資料庫中篩選出500多個環肽及其類似物；（4）基於寶山堇菜基因組測序的前期結果，分析出寶山堇菜中基因組編碼近200種環肽；（5）基於內含肽融合表達技術，構建10個大環肽Viba14亞家族序列的重組表達質粒，建立了它們的大腸桿菌重組表達與體外純化工藝，對獲得的終產物進行分子鑑定和重金屬相關功能研究，結果發現這些大環肽有一定拮抗重金屬的潛力以及細胞毒性和抑菌能力。本項目工作表明，環肽和重金屬在植物體的同時存在的生態學意義可能是：進一步提升植物對生物脅迫的防衛能力。項目工作發表了3篇SCI論文，影響因子均大於2，其中1篇影響因子大於3。在人才培養方面，本項目培養研究生6名，本科畢業生20名。
