《杜氏鹽藻Ds-26-16的功能及廣譜耐鹽分子機制的研究》是依託南開大學，由陳德富擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：杜氏鹽藻Ds-26-16的功能及廣譜耐鹽分子機制的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳德富
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
杜氏鹽藻不僅極端耐鹽，而且對外界鹽濃度的劇烈變化有超強的滲透調節能力。前期，我們從其鹽脅迫cDNA文庫中篩選出5個與GenBank發表序列完全不同的新基因，其中Ds-26-16編碼的小蛋白定位於細胞核中，轉入包括原核和真核生物在內的多種生物，均能顯著提高受體生物的耐鹽性，可能是一種廣譜型的鹽脅迫反式調控基因。那么，Ds-26-16是通過何種機制介入不同類型生物鹽脅迫反應的？其介導的鹽脅迫信號通路在不同類型生物之間有何異同？為此，本項目擬以過表達該基因的不同類型生物（大腸桿菌、酵母、萊茵衣藻、擬南芥）為材料，圍繞其功能屬性、介入機制和信號通路三個方面，通過分子生物學和遺傳學技術，分別闡明其在不同受體生物中的脅迫反應變化、分子互作機制及鹽脅迫信號通路，再通過不同類型生物的比較，揭示Ds-26-16廣譜耐鹽分子機制。該研究理論上將豐富鹽脅迫調控理論，實踐上將為其廣泛套用奠定基礎。
結題摘要
土壤鹽漬化是影響生物生長與分布的關鍵因素之一，尋找和鑑定新的耐鹽基因、闡明其分子機制，對於鹽漬化土壤改良與利用具有重要意義。前期，我們從鹽脅迫杜氏鹽藻cDNA文庫中篩選出5個與發表序列完全不同的新基因，其中Ds-26-16編碼的小蛋白定位於細胞核中，轉入包括原核和真核生物在內的多種生物均能顯著提高其耐鹽性，本項目以此為對象，圍繞其功能屬性、介入機制、信號通路三方面深入開展研究。經過4年研究，取得了以下幾方面成果：通過定向進化獲得了7個耐鹽性顯著提高的進化基因，其中S32A突變導致其N端和C端的α-螺旋由原來的垂直狀態變成反向平行狀態，使其最高耐鹽度從Ds-26-16的1.03 M提高到EP-5的1.54 M。過表達株分析顯示，Ds-26-16和EP-5顯著提高大腸桿菌、萊茵衣藻、水稻、擬南芥和菸草耐鹽性，但不能提高畢赤酵母和釀酒酵母耐鹽性，表明其耐鹽性提高有物種選擇性。水稻耐鹽性分析顯示，其耐鹽性提高為ABA非依賴型。除賦予耐鹽性外，Ds-26-16和EP-5還賦予受體細胞抗反覆凍融、低溫、高溫、Cu2+、鹼脅迫能力，其機制是促進細胞穩定、提高CAT和POD活性、降低MDA水平、刺激NO合成。進一步研究發現，Ds-26-16和EP-5是通過降低細胞內的pH值、上調硝酸還原酶活性來增加細胞的NO含量。iTRAQ分析表明，其過表達導致大腸桿菌202個蛋白呈現差異表達，推測其是從滲透平衡、能量代謝、氧化應激保護等方面全局性調控受體細胞脅迫回響。上述成果豐富了鹽脅迫調控理論，也為其廣泛套用奠定了理論基礎。項目共發表標註基金號的SCI期刊論文9篇，培養研究生10人，獲得耐鹽工程株系10餘個，無償轉讓基因給國內科研單位開展研究1次。
